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复杂度分析:理解算法效率的关键

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:复杂度分析是指对用于比相估计的算法所采用的加、减、乘、除的总运算次数的分析。采用加权FFT法进行比相估计时,需要对两列光子序列进行快速傅立叶变换,频域内的相位值作差,累积,最后对所得到的能量加权。表3.1不同方法的运算复杂度分析注:Ng表示将归一化相位区间(0,1)分为Ng段。此外,分段加权FFT法极大地减少了一次FFT变换的实际数据量,从而进一步改善了计算复杂度。

复杂度分析:理解算法效率的关键

复杂度分析是指对用于比相估计的算法所采用的加、减、乘、除的总运算次数的分析。设观测时间Tobs内约有Np脉冲星周期P,则有Tobs≈NpP。然后对该段观测时间进行等间隔采样,则每间隔长度为Tb,一个周期内包含的时间片段数用Nb表示,则有Tb=P/Nb

采用加权FFT法进行比相估计时,需要对两列光子序列进行快速傅立叶变换,频域内的相位值作差,累积,最后对所得到的能量加权。因此,完成加权FFT比相估计总共需要(NbNp2+6NbNp步运算过程。

分段加权FFT运算,主要是在FFT变换处的计算代价得到了极大的节省。假定将观测时间内的Np个周期分成L段,每段包含K(K≪N)个周期,则分段加权FFT总共的运算次数为L(NbK)2+6NbNp

参考文献[103]中ML方法和参考文献[104]中NLS方法的计算量与本章方法比较,如表3.1所示。(www.xing528.com)

表3.1 不同方法的运算复杂度分析

注:Ng表示将归一化相位区间(0,1)分为Ng段。

可见,当信号较强(即M≫Np)时,相比于非线性最小均方和加权FFT法,最大似然估计的计算量显然会随着观测时间的延长而显著增加。因为FFT变换所消耗的时间过长,所以加权FFT其计算代价要大于NLS法。加权FFT法的计算复杂度介于NLS法与ML法之间。此外,分段加权FFT法极大地减少了一次FFT变换的实际数据量,从而进一步改善了计算复杂度。

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