Эстриндер схемасы - Википедия - Estrins scheme

Жылы сандық талдау, Эстриннің схемасы (кейін Джеральд Эстрин ) деп те аталады Эстрин әдісі, болып табылады алгоритм сандық бағалау үшін көпмүшелер.

Хорнер әдісі көпмүшелерді бағалау үшін осы мақсатта жиі қолданылатын алгоритмдердің бірі болып табылады, ал Эстриннің схемасынан айырмашылығы, ол ерікті көпмүшені бағалау үшін қажетті көбейту мен қосу санын минималдау мағынасында оңтайлы. Заманауи процессорда бір-бірінің нәтижелеріне тәуелді емес нұсқаулар қатар жүруі мүмкін. Хорнер әдісі көбейту мен толықтырулар тізбегін қамтиды, олардың әрқайсысы алдыңғы нұсқаулыққа тәуелді, сондықтан параллель орындай алмайды. Эстриннің схемасы - бұл оптималды деңгейге жақын бола тұра, осы серияландыруды жеңуге тырысатын әдіс.

Алгоритмнің сипаттамасы

Эстриннің схемасы жұмыс істейді рекурсивті, дәрежені түрлендіру-n көпмүшелік х (үшін n≥2) дәрежеге дейінn/ 2⌋ көпмүшесі х2 қолдану ⌈n/ 2⌉ тәуелсіз операциялар (есептеу үшін біреуі бар х2).

Ерікті көпмүшелік берілген P(х) = C0 + C1х + C2х2 + C3х3 + ⋯ + Cnхn, іргелес терминдерді форманың кіші өрнектеріне топтастыруға болады (A + Bx) және оны көпмүшелік түрінде қайта жазыңыз х2: P(х) = (C0 + C1х) + (C2 + C3х)х2 + (C4 + C5х)х4 + ⋯ = Q(х2).

Осы қосалқы өрнектердің әрқайсысы және х2, параллель бойынша есептелуі мүмкін. Олар сондай-ақ жергілікті арқылы бағалануы мүмкін көбейту – жинақтау кейбір архитектуралар бойынша нұсқаулық, оның артықшылығы - Хорнер әдісімен.

Содан кейін бұл топтауды қайталап, көпмүшені алуға болады х4: P(х) = Q(х2) = ((C0 + C1х) + (C2 + C3х)х2) + ((C4 + C5х) + (C6 + C7х)х2)х4 + ⋯ = R(х4).

Бұл ⌊логты қайталау2n⌋ + 1 рет көпмүшені параллель бағалау үшін Эстриннің схемасына келеді:

  1. Есептеу Д.мен = C2мен + C2мен+1х барлығы 0 ≤ үшінмен ≤ ⌊n/ 2⌋. (Егер n тең болса, онда Cn+1 = 0 және Д.n/2 = Cn.)
  2. Егер n ≤ 1, есептеу аяқталды және Д.0 соңғы жауап.
  3. Әйтпесе, есептеңіз ж = х2 (параллель бойынша Д.мен).
  4. Бағалаңыз Q(ж) = Д.0 + Д.1ж + Д.2ж2 + ⋯ + Д.⌊n/2⌋ж⌊n/2⌋ Эстриннің схемасын қолдана отырып.

Бұл барлығы орындайды n 1-жолда көбейту-жинақтау операциялары (Хорнер әдісімен бірдей) және қосымша ⌊лог2nLine 3-жолдағы квадраттар. Осы қосымша квадраттардың орнына схеманың әр деңгейіндегі барлық операциялар тәуелсіз және қатар есептелуі мүмкін; тәуелділіктің ең ұзын жолы - .log2n⌋ + 1 операция.

Мысалдар

Ал Pn(х) форманың n ретті полиномын білдіру үшін: Pn(х) = C0 + C1х + C2х2 + C3х3 + ⋯ + Cnхn

Эстриннің схемасымен жазылған:

P3(х) = (C0 + C1х) + (C2 + C3х) х2
P4(х) = (C0 + C1х) + (C2 + C3х) х2 + C4х4
P5(х) = (C0 + C1х) + (C2 + C3х) х2 + (C4 + C5х) х4
P6(х) = (C0 + C1х) + (C2 + C3х) х2 + ((C4 + C5х) + C6х2)х4
P7(х) = (C0 + C1х) + (C2 + C3х) х2 + ((C4 + C5х) + (C6 + C7х) х2)х4
P8(х) = (C0 + C1х) + (C2 + C3х) х2 + ((C4 + C5х) + (C6 + C7х) х2)х4 + C8х8
P9(х) = (C0 + C1х) + (C2 + C3х) х2 + ((C4 + C5х) + (C6 + C7х) х2)х4 + (C8 + C9х) х8
…

Толығымен егжей-тегжейлі бағалауды қарастырыңыз P15(х):

Кірістер: х, C0, C1, C2, C3, C4, C5 C6, C7, C8, C9 C10, C11, C12, C13 C14, C15
1-қадам: х2, C0+C1х, C2+C3х, C4+C5х, C6+C7х, C8+C9х, C10+C11х, C12+C13х, C14+C15х
2-қадам: х4, (C0+C1х) + (C2+C3х)х2, (C4+C5х) + (C6+C7х)х2, (C8+C9х) + (C10+C11х)х2, (C12+C13х) + (C14+C15х)х2
3-қадам: х8, ((C0+C1х) + (C2+C3х)х2) + ((C4+C5х) + (C6+C7х)х2)х4, ((C8+C9х) + (C10+C11х)х2) + ((C12+C13х) + (C14+C15х)х2)х4
4-қадам: (((C0+C1х) + (C2+C3х)х2) + ((C4+C5х) + (C6+C7х)х2)х4) + (((C8+C9х) + (C10+C11х)х2) + ((C12+C13х) + (C14+C15х)х2)х4)х8

Әдебиеттер тізімі

  • Эстрин, Джералд (Мамыр 1960). «Компьютерлік жүйелерді ұйымдастыру - компьютердің тұрақты және өзгермелі құрылымы» (PDF). Proc. Батыс бірлескен есептеу. Конф. Сан-Франциско: 33-40. дои:10.1145/1460361.1460365.
  • Мюллер, Жан-Мишель (2005). Бастапқы функциялар: алгоритмдер және іске асыру (2-ші басылым). Бирхязер. б. 58. ISBN  0-8176-4372-9.

Әрі қарай оқу