Berlekamp-Massey算法学习笔记

berlekamp-massey算法

很久之前就听说过这个算法，当时六校联考的时候day1t1是一道很有意思的递推，神仙zzx不会做于是就拿bm算法艹出了递推式orzzzzzzzzzzx

我就不详细说了，只记一下自己感觉比较难理解的地方

设\(r(m)\)表示序列的递推式且长度为\(m\)

\(f(r, i)\)表示\(\sum_{j = 1}^m r_j * a[i - j]\)

\(\delta(r, i)\)表示\(a[i] - f(r, i)\)

\(fail_i\)表示第\(i\)个递推式出错的位置

对于某一个位置\(i\)，如果我们求出的\(\delta(r, i) \not = 0\)，这时候我们需要构造一个递推式\(r'(m')\)，满足\(\forall j \in [m' + 1, i - 1] f(r', j) = 0\)且\(f(r, i) = \delta(r, i)\)

这样我们令\(r = r + r'\)就得到新位置的递推式了

\(r'\)可以这么构造

设\(mul = \frac{\delta(r, i)}{\delta(r, fail_{cnt - 1})}\)

那么\(r' = \{0, 0, 0 \dots, 0, mul, -mul * r_{cnt - 1} \}\)

\(0\)的个数为\(i - fail_{cnt - 1} - 1\)

至于为什么这么构造是对的，我思考了挺长时间，简单的证明一下

首先对于\(\forall j \in [m' + 1, i - 1]\), \(\delta(r', j) = 0\)

仔细想了想，，发现自己并不会证。。如果哪位大佬会的话可以教教本蒟蒻

感性理解就是因为\(r\)在\([1, m]\)处满足任意位置为\(0\)，然后右移一下还满足？。。

至于为什么\(f(r', i) = \delta(r, i)\)

可以这么考虑，前\(i - fail_{cnt - 1} - 1\)个位置产生的贡献为\(0\)

\(mul\)产生的贡献为\(mul * a_{fail_{cnt - 1}}\)

\(-mul * r_{cnt - 1}\)产生的贡献为\(-mul * (a[fail_{cnt - 1}] - \delta(r, fail_{cnt - 1]})\)

合并同类项后可以得到\(mul * \delta(r, fail_{cnt - 1}) = \delta(r, i)\)

代码如下

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int maxn = 2005;
const double eps = 1e-8;
int cnt, fail[maxn];
double val[maxn], delta[maxn];
vector <double> ans[maxn];
int main() {
    int n; scanf("%d", &n);
    for (int i = 1; i <= n; i++) scanf("%lf", &val[i]);
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        double tmp = val[i];
        for (int j = 0; j < ans[cnt].size(); j++)
            tmp -= ans[cnt][j] * val[i - j - 1];
        delta[i] = tmp;
        if (fabs(tmp) <= eps) continue;
        fail[cnt] = i;
        if (cnt == 0) {
            ans[++cnt].resize(i);
            continue;
        }
        double mul = delta[i] / delta[fail[cnt - 1]];
        cnt++; ans[cnt].resize(i - fail[cnt - 2] - 1);
        ans[cnt].push_back(mul);
        for (int j = 0; j < ans[cnt - 2].size(); j++)
            ans[cnt].push_back(ans[cnt - 2][j] * -mul);
        if (ans[cnt].size() < ans[cnt - 1].size()) ans[cnt].resize(ans[cnt - 1].size());
        for (int j = 0; j < ans[cnt - 1].size(); j++)
            ans[cnt][j] += ans[cnt - 1][j];
    }
    for (int i = 0; i < ans[cnt].size(); i++)
        cout << ans[cnt][i] << ' ';
    return 0;
}