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

推荐一篇讲的详细的不能再详细的博客

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;
}