BZOJ3527: [Zjoi2014]力(FFT)

本文介绍了一种利用快速傅立叶变换(FFT)进行卷积计算的方法,通过将原问题转换为标准卷积形式,实现了高效计算。文章详细解析了算法步骤,并提供了完整的C++代码实现。

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题意

题目链接

Sol

直接把\(q_i\)除掉

那么\(E_j = \sum_{i = 1}^{j - 1} q_i \frac{1}{(i - j)^2} - \sum_{i = j + 1}^n q_i \frac{1}{(i - j)^2}\)

\(f_i = q_i, g_i = \frac{1}{i^2}\)

带入原式发现原式变成了卷积的形式

\(E_j = f_i g_{i - j}\)

然后像\(BZOJ2194\)那样把\(g\)给翻转掉,就成了标准卷积形式

FFT一波

// luogu-judger-enable-o2
#include<bits/stdc++.h>
const double Pi = acos(-1);
using namespace std;
const int MAXN = 1e6 + 10;
int N, M, r[MAXN];
struct com {
    double x, y;
    com(double xx = 0, double yy = 0) {x = xx; y = yy;}
    com operator + (com &rhs) {
        return com(x + rhs.x, y + rhs.y);
    }
    com operator - (com &rhs) {
        return com(x - rhs.x, y - rhs.y);
    }
    com operator * (com &rhs) {
        return com(x * rhs.x - y * rhs.y, x * rhs.y + y * rhs.x);
    }
}a[MAXN], b[MAXN], c[MAXN];
void FFT(com *a, int N, int type) {
    for(int i = 0; i < N; i++) if(i < r[i]) swap(a[i], a[r[i]]);
    for(int mid = 1; mid < N; mid <<= 1) {
        com Wn(cos(Pi / mid), type * sin(Pi / mid)); 
        for(int R = mid << 1, j = 0; j < N; j += R) {//这里要写<N 
            com w(1, 0);
            for(int k = 0; k < mid; k++, w = w * Wn) {
                com x = a[j + k], y = w * a[j + k + mid];
                a[j + k] = x + y;
                a[j + k + mid] = x - y;
            }
        }
    }
    if(type == -1) {
        for(int i = 0; i <= N; i++) a[i].x /= N;
    }
}
int Mul(com *c, com *a, com *b, int N, int M) {
    int ret = 1, l = 0;
    while(ret <= N + M) ret <<= 1, l++; 
    for(int i = 0; i < ret; i++) r[i] = (r[i >> 1] >> 1) | ((i & 1)  << l - 1);
    FFT(a, ret, 1); 
    FFT(b, ret, 1);
    for(int i = 0; i <= ret; i++) c[i] = a[i] * b[i];
    FFT(c, ret, -1);
    return ret;
}
int main() {
    scanf("%d", &N); N -= 1;
    for(int i = 0; i <= N; i++) scanf("%lf", &a[i].x);
    for(int i = 0; i < N; i++) b[i].x = -1.0 / (double)(N - i) / (double)(N - i);
    for(int i = N + 1; i <= 2 * N; i++) b[i].x = -b[2 * N - i].x;
    Mul(c, a, b, N, 2 * N);
    for(int i = N; i <= N * 2; i++) printf("%.5lf\n", c[i].x);
    return 0;
}
内容概要:本文详细介绍了扫描单分子定位显微镜(scanSMLM)技术及其在三维超分辨体积成像中的应用。scanSMLM通过电调透镜(ETL)实现快速轴向扫描,结合4f检测系统将不同焦平面的荧光信号聚焦到固定成像面,从而实现快速、大视场的三维超分辨成像。文章不仅涵盖了系统硬件的设计与实现,还提供了详细的软件代码实现,包括ETL控制、3D样本模拟、体积扫描、单分子定位、3D重建和分子聚类分析等功能。此外,文章还比较了循环扫描与常规扫描模式,展示了前者在光漂白效应上的优势,并通过荧光珠校准、肌动蛋白丝、线粒体网络和流感A病毒血凝素(HA)蛋白聚类的三维成像实验,验证了系统的性能和应用潜。最后,文章深入探讨了HA蛋白聚类与病毒感染的关系,模拟了24小时内HA聚类的动态变化,提供了从分子到细胞尺度的多尺度分析能。 适合人群:具备生物学、物理学或工程学背景,对超分辨显微成像技术感兴趣的科研人员,尤其是从事细胞生物学、病毒学或光学成像研究的科学家和技术人员。 使用场景及目标:①理解和掌握scanSMLM技术的工作原理及其在三维超分辨成像中的应用;②学习如何通过Python代码实现完整的scanSMLM系统,包括硬件控制、图像采集、3D重建和数据分析;③应用于单分子水平研究细胞内结构和动态过程,如病毒入侵机制、蛋白质聚类等。 其他说明:本文提供的代码不仅实现了scanSMLM系统的完整工作流程,还涵盖了多种超分辨成像技术的模拟和比较,如STED、GSDIM等。此外,文章还强调了系统在硬件改动小、成像速度快等方面的优势,为研究人员提供了从理论到实践的全面指导。
内容概要:本文详细介绍了基于Seggiani提出的渣层计算模型,针对Prenflo气流床气化炉中炉渣的积累和流动进行了模拟。模型不仅集成了三维代码以提供气化炉内部的温度和浓度分布,还探讨了操作条件变化对炉渣行为的影响。文章通过Python代码实现了模型的核心功能,包括炉渣粘度模型、流动速率计算、厚度更新、与三维模型的集成以及可视化展示。此外,还扩展了模型以考虑炉渣组成对特性的影响,并引入了Bingham流体模型,更精确地描述了含未溶解颗粒的熔渣流动。最后,通过实例展示了氧气-蒸汽流量增加2%时的动态响应,分析了温度、流动特性和渣层分布的变化。 适合人群:从事煤气化技术研究的专业人士、化工过程模拟工程师、以及对工业气化炉操作优化感兴趣的科研人员。 使用场景及目标:①评估不同操作条件下气化炉内炉渣的行为变化;②预测并优化气化炉的操作参数(如温度、氧煤比等),以防止炉渣堵塞;③为工业气化炉的设计和操作提供理论支持和技术指导。 其他说明:该模型的实现基于理论公式和经验数据,为确保模型准确性,实际应用中需要根据具体气化炉的数据进行参数校准。模型还考虑了多个物理场的耦合,包括质量、动量和能量守恒方程,能够模拟不同操作条件下的渣层演变。此外,提供了稳态求解器和动态模拟工具,可用于扰动测试和工业应用案例分析。
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