Matematica flop conte di colonna in base posteriore funzione di sostituzione ( Julia )

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Domanda

Sono nuovo di Algebra Lineare e di apprendimento su di sistemi triangolari implementato in Julia lang. Ho un col_bs() funzione mostrerò qui che ho bisogno di fare un matematico flop conte di. Non deve essere super tecnico questo è per fini di apprendimento. Ho provato a rompere la funzione nel suo interno i loop più esterno e j loop. In mezzo c'è un conteggio di ogni FLOP , che presumo sia inutile, visto che le costanti di solito sono caduto comunque.

So anche la risposta deve essere di N^2 dalla sua una versione invertita di sostituzione avanti algoritmo che è N^2 flop. Ho cercato di fare del mio meglio per ottenere questo N^2 conte, ma quando ho provato ho finito con un strano Nj conte. Cercherò di fornire tutto il lavoro che ho fatto! Grazie a chi aiuta.

function col_bs(U, b)


n = length(b)
x = copy(b)

for j = n:-1:2
    if U[j,j] == 0
        error("Error: Matrix U is singular.")
    end
        x[j] = x[j]/U[j,j] 
        
        for i=1:j-1
        x[i] = x[i] - x[j] * U[i , j ]
        end
end

x[1] = x[1]/U[1,1]
 

return x
end

1: To start 2 flops for the addition and multiplication x[i] - x[j] * U[i , j ]

The $i$ loop does: $$ \sum_{i=1}^{j-1} 2$$

2: 1 flop for the division $$ x[j]  / = U[j,j] $$
3: Inside the for $j$ loop in total does: $$ 1 + \sum_{i=1}^{j-1} 2$$
4:The $j$ loop itself does:$$\sum_{j=2}^n ( 1 + \sum_{i=1}^{j-1} 2)) $$
5: Then one final flop for $$  x[1] = x[1]/U[1,1].$$

6: Finally we have 
$$\\ 1 + (\sum_{j=2}^n ( 1 + \sum_{i=1}^{j-1} 2))) .$$

Which we can now break down.

If we distribute and simplify
$$\\ 1 + (\sum_{j=2}^n + \sum_{j=2}^n \sum_{i=1}^{j-1} 2) .$$

We can look at only the significant variables and ignore constants,

$$\\
  \\ 1 + (n + n(j-1)) 
  \\ n + nj - n
  \\ nj
$$

Il che significa che se si ignorano le costanti la possibilità più alta di flop per questa formula sarebbe $n$ ( che può essere un suggerimento per che cosa è sbagliato con la mia funzione di quanto dovrebbe essere $n^2$, proprio come il resto dei nostri sistemi triangolari credo)

Function picture

Proof picture 1

Proof picture 2 and conclusion

1

Migliore risposta

2

Ridurre il codice per questa forma:

for j = n:-1:2
   ...
   for i = 1:j-1
      ... do k FLOPs
   end
end

Il ciclo interno prende k*(j-1) flop. Il costo del ciclo esterno è così

\sum_{j=2}^n k (j-1)

Dal momento che si sa che j <= nsapete che questa somma è minore di (n-1)^2 il che è sufficiente per i grandi O.

In realtà, tuttavia, si dovrebbe anche essere in grado di capire che

\sum_{j=1}^n j = n (n+1) / 2

2021-11-16 07:23:40

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