C#实现快速傅里叶变换(FFT)

2024-08-30 14:36

本文主要是介绍C#实现快速傅里叶变换(FFT),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

1、FFT类

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Runtime.InteropServices.ComTypes;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;namespace DFT_FFTApp.Utils
{public class FFT{/// <summary>/// FFT/// </summary>/// <param name="xL"></param>/// <returns></returns>public static double[] ButterflyFFT(List<double> xL){int len = xL.Count;if (len == 0){return null;}double[] data_r = new double[len];double[] data_i = new double[len];for (int i = 0; i < len; i++){data_r[i] = xL[i];}double[] fft_r = new double[data_r.Length];double[] fft_i = new double[data_r.Length];double[] result = new double[data_r.Length];BF_FFT(ref data_r, ref data_i, ref fft_r, ref fft_i);GetMod(ref fft_r, ref fft_i, ref result);return result;}/// <summary>/// FFT算法/// </summary>/// <param name="data_r"></param>/// <param name="data_i"></param>/// <param name="result_r"></param>/// <param name="result_i"></param>public static void BF_FFT(ref double[] data_r, ref double[] data_i, ref double[] result_r, ref double[] result_i){if (data_r.Length == 0 || data_i.Length == 0 || data_r.Length != data_i.Length)return;int len = data_r.Length;double[] X_r = new double[len];double[] X_i = new double[len];for (int i = 0; i < len; i++)//将源数据复制副本,避免影响源数据的安全性{X_r[i] = data_r[i];X_i[i] = data_i[i];}DataSort(ref X_r, ref X_i);//位置重排double WN_r, WN_i;//旋转因子int M = (int)(Math.Log(len) / Math.Log(2));//蝶形图级数for (int l = 0; l < M; l++){int space = (int)Math.Pow(2, l);int num = space;//旋转因子个数double temp1_r, temp1_i, temp2_r, temp2_i;for (int i = 0; i < num; i++){int p = (int)Math.Pow(2, M - 1 - l);//同一旋转因子有p个蝶WN_r = Math.Cos(2 * Math.PI / len * p * i);WN_i = -Math.Sin(2 * Math.PI / len * p * i);for (int j = 0, n = i; j < p; j++, n += (int)Math.Pow(2, l + 1)){temp1_r = X_r[n];temp1_i = X_i[n];temp2_r = X_r[n + space];temp2_i = X_i[n + space];//为蝶形的两个输入数据作副本,对副本进行计算,避免数据被修改后参加下一次计算X_r[n] = temp1_r + temp2_r * WN_r - temp2_i * WN_i;X_i[n] = temp1_i + temp2_i * WN_r + temp2_r * WN_i;X_r[n + space] = temp1_r - temp2_r * WN_r + temp2_i * WN_i;X_i[n + space] = temp1_i - temp2_i * WN_r - temp2_r * WN_i;}}}result_r = X_r;result_i = X_i;}/// <summary>/// 对原数据组进行重排/// </summary>/// <param name="data_r"></param>/// <param name="data_i"></param>public static void DataSort(ref double[] data_r, ref double[] data_i){if (data_r.Length == 0 || data_i.Length == 0 || data_r.Length != data_i.Length)return;int len = data_r.Length;int[] count = new int[len];int M = (int)(Math.Log(len) / Math.Log(2));double[] temp_r = new double[len];double[] temp_i = new double[len];for (int i = 0; i < len; i++){temp_r[i] = data_r[i];temp_i[i] = data_i[i];}for (int l = 0; l < M; l++){int space = (int)Math.Pow(2, l);int add = (int)Math.Pow(2, M - l - 1);for (int i = 0; i < len; i++){if ((i / space) % 2 != 0)count[i] += add;}}for (int i = 0; i < len; i++){data_r[i] = temp_r[count[i]];data_i[i] = temp_i[count[i]];}}/// <summary>/// 求模/// </summary>/// <param name="complex_r"></param>/// <param name="complex_i"></param>/// <param name="mod"></param>public static void GetMod(ref double[] complex_r, ref double[] complex_i, ref double[] mod){if (complex_r.Length == 0 || complex_i.Length == 0 || complex_r.Length != complex_i.Length)return;for (int i = 0; i < complex_r.Length; i++)mod[i] = Math.Sqrt(complex_r[i] * complex_r[i] + complex_i[i] * complex_i[i]);}}
}

2、应用

private void DFTInitialize(){List<double> list = GetCaseData(128);double[] res = FFT.ButterflyFFT(list);foreach (double item in res){Console.WriteLine(item);}easyChartX1.Plot(res, 0, 1);}/// <summary>/// 获取时域数据/// </summary>/// <param name="points"></param>/// <returns></returns>private List<double> GetCaseData(int points){List<double> data = new List<double>();double w = 2*Math.PI / points;for(int i = 0; i < points;i++){double d=Math.Sin(w * i);//Console.WriteLine($"i={i},d={d.ToString("G2")}");data.Add(d);}return data;}

这篇关于C#实现快速傅里叶变换(FFT)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1121101

相关文章

Redis客户端连接机制的实现方案

《Redis客户端连接机制的实现方案》本文主要介绍了Redis客户端连接机制的实现方案,包括事件驱动模型、非阻塞I/O处理、连接池应用及配置优化,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解一下... 目录1. Redis连接模型概述2. 连接建立过程详解2.1 连php接初始化流程2.2 关键配置参数3. 最大连

Python实现网格交易策略的过程

《Python实现网格交易策略的过程》本文讲解Python网格交易策略,利用ccxt获取加密货币数据及backtrader回测,通过设定网格节点,低买高卖获利,适合震荡行情,下面跟我一起看看我们的第一... 网格交易是一种经典的量化交易策略,其核心思想是在价格上下预设多个“网格”,当价格触发特定网格时执行买

python设置环境变量路径实现过程

《python设置环境变量路径实现过程》本文介绍设置Python路径的多种方法:临时设置(Windows用`set`,Linux/macOS用`export`)、永久设置(系统属性或shell配置文件... 目录设置python路径的方法临时设置环境变量(适用于当前会话)永久设置环境变量(Windows系统

Python对接支付宝支付之使用AliPay实现的详细操作指南

《Python对接支付宝支付之使用AliPay实现的详细操作指南》支付宝没有提供PythonSDK,但是强大的github就有提供python-alipay-sdk,封装里很多复杂操作,使用这个我们就... 目录一、引言二、准备工作2.1 支付宝开放平台入驻与应用创建2.2 密钥生成与配置2.3 安装ali

Spring Security 单点登录与自动登录机制的实现原理

《SpringSecurity单点登录与自动登录机制的实现原理》本文探讨SpringSecurity实现单点登录(SSO)与自动登录机制,涵盖JWT跨系统认证、RememberMe持久化Token... 目录一、核心概念解析1.1 单点登录(SSO)1.2 自动登录(Remember Me)二、代码分析三、

C#中lock关键字的使用小结

《C#中lock关键字的使用小结》在C#中,lock关键字用于确保当一个线程位于给定实例的代码块中时,其他线程无法访问同一实例的该代码块,下面就来介绍一下lock关键字的使用... 目录使用方式工作原理注意事项示例代码为什么不能lock值类型在C#中,lock关键字用于确保当一个线程位于给定实例的代码块中时

C# $字符串插值的使用

《C#$字符串插值的使用》本文介绍了C#中的字符串插值功能,详细介绍了使用$符号的实现方式,文中通过示例代码介绍的非常详细,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧... 目录$ 字符使用方式创建内插字符串包含不同的数据类型控制内插表达式的格式控制内插表达式的对齐方式内插表达式中使用转义序列内插表达式中使用

C#中的Converter的具体应用

《C#中的Converter的具体应用》C#中的Converter提供了一种灵活的类型转换机制,本文详细介绍了Converter的基本概念、使用场景,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解一下... 目录Converter的基本概念1. Converter委托2. 使用场景布尔型转换示例示例1:简单的字符串到

PyCharm中配置PyQt的实现步骤

《PyCharm中配置PyQt的实现步骤》PyCharm是JetBrains推出的一款强大的PythonIDE,结合PyQt可以进行pythion高效开发桌面GUI应用程序,本文就来介绍一下PyCha... 目录1. 安装China编程PyQt1.PyQt 核心组件2. 基础 PyQt 应用程序结构3. 使用 Q

Python实现批量提取BLF文件时间戳

《Python实现批量提取BLF文件时间戳》BLF(BinaryLoggingFormat)作为Vector公司推出的CAN总线数据记录格式,被广泛用于存储车辆通信数据,本文将使用Python轻松提取... 目录一、为什么需要批量处理 BLF 文件二、核心代码解析:从文件遍历到数据导出1. 环境准备与依赖库