Question

使用FFTW，我想执行复数数组的IFFT，从文件＆＃34; numbers.txt＆＃34;中读取数据。（它们以a + b * I的格式存储，每行一个复数）。我尝试了以下内容，但它不起作用：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <math.h>
#include <complex.h>
#include <fftw3.h>

int main(void)
{
fftw_complex *in;
fftw_complex *out;
float re,im;
int size;

printf("Insert size");
scanf("%d", &size);

FILE *file = fopen("numbers.txt", "r");

int i=0;

while(fscanf(file, "%f+%fi", &re, &im) > 0) {
in[i]=re+im*I;
i++;
}
fclose(file);

 fftw_complex *out_cpx;

 fftw_plan ifft;
 out_cpx = (fftw_complex*) fftw_malloc(sizeof(fftw_complex)*size);
 out = (double *) malloc(size*sizeof(double));

 ifft = fftw_plan_dft_c2r_1d(size, out_cpx, out, FFTW_ESTIMATE);   //Setup fftw plan 

 fftw_execute(ifft);

 printf("Input:    \tOutput:\n");
 for(i=0;i<size;i++)
 {
 printf("%f\t%f\n",(in[i]),out[i]);
 }

 fftw_destroy_plan(ifft);
 fftw_free(out_cpx);
 free(out);


 return 0;
 }

样本输入是（每行一个数字）：

0+0*I
0.01198+-0.0825632*I
1.32139e-05+1.94777e-05*I 
-1.18289e-11+7.30045e-12*I 
2.71773e-20+0*I 
-1.18289e-11+-7.30045e-12*I 
1.32139e-05+-1.94777e-05*I 
0.01198+0.0825632*I

特别是，我在从文件中读取数据时遇到了问题。有人有什么建议吗？提前致谢

编辑：

经过一些改进之后，我现在正在使用这个经过修改的代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <math.h>
#include <complex.h>
#include <fftw3.h>


 int main(void)
{
fftw_complex *in;
fftw_complex *out;
double re,im;
int size;
int i=0;
FILE *file;
fftw_plan ifft;

printf("Insert size");
if (scanf("%d", &size) != 1 || size < 1)
    return 1;

in = fftw_malloc(sizeof(*in)*size);
out = fftw_malloc(sizeof(*out)*size);

file = fopen("numbers.txt", "r");

for (i = 0; i < size && fscanf(file, "%lf+%lf*I\n", &re, &im) == 2; i++)
{
    in[i]= re+im*I;
}

fclose(file);
// Error if i != size?


ifft = fftw_plan_dft_1d(size, in, out, FFTW_BACKWARD, FFTW_ESTIMATE);

fftw_execute(ifft);

printf("Input:    \tOutput:\n");
for(i=0; i<size; i++)
{
printf("%lf+%lfI\t%lf+%lfI\n", creal(in[i]), cimag(in[i]), creal(out[i]), cimag(out[i]));
}

fftw_destroy_plan(ifft);
fftw_free(in);
fftw_free(out);
//free(out);

return 0;
}

现在的问题是我总是得到一个实值变换的数组。我该如何解决？

Answer 1

你有几个问题。 fftw_plan_dft_c2r_1d的调用顺序如下：

逆变换将复杂输入（存储逻辑Hermitian数组的非冗余半部分）转换为实际输出，由下式给出：
 fftw_plan fftw_plan_dft_c2r_1d(int n0,
                                fftw_complex *in, double *out,
                                unsigned flags);

因此，您有以下问题：

您永远不会分配fftw_complex *in数组。它应该是

in = fftw_malloc(sizeof(*in)*size);
// And later
fftw_free(in);

不需要in_cpx，因为in很复杂。
建议fftw_malloc使用out。
fftw_complex具有双精度，因此re和im也应如此。
您的printf will not work for C99 complex numbers
检查scanf和fscanf的返回值。
更新如上面的chux所述，当i＆gt; = size时突破循环。另外，检查以确保循环完成时i == size。

我没有c99可用，因此我无法访问新的built-in complex type，但修复可能看起来像（未经过测试）：

int main(void)
{
    fftw_complex *in;
    double *out;
    double re,im;
    int size;
    int i=0;
    FILE *file;
    fftw_plan ifft;

    printf("Insert size");
    if (scanf("%d", &size) != 1 || size < 1)
        return 1;

    in = fftw_malloc(sizeof(*in)*size);
    out = fftw_malloc(sizeof(*out)*size);

    file = fopen("numbers.txt", "r");

    for (i = 0; i < size && fscanf(file, "%lf+%lf*I\n", &re, &im) == 2; i++)
    {
        in[i]= re + im*I;
    }

    fclose(file);
    // Error if i != size?

    ifft = fftw_plan_dft_c2r_1d(size, in, out, FFTW_ESTIMATE);   //Setup fftw plan 

    fftw_execute(ifft);

    printf("Input:    \tOutput:\n");
    for(i=0; i<size; i++)
    {
        printf("%lf+i%lf\t%lf\n", creal(in[i]), cimag(in[i]), out[i]);
    }

    fftw_destroy_plan(ifft);
    fftw_free(in);
    fftw_free(out);

    return 0;
}

Answer 2

此

printf("%f\t%f\n",(in[i]),out[i]);

必须是

printf("%f + %f j\t%f + %f j\n", in[i][0], in[i][1], out[i][0], out[i][1]);

因为fftw_complex只是

typedef double fftw_complex[2];

Answer 3

代码没有为输入分配内存（这是主要问题）

fftw_complex *in;
...
in = malloc(size * sizeof *in); 
// or
in = calloc(size, sizeof *in);
...
in[i]=re+im*I;
...
free(in);

while循环应检查== 2而不是> 0。还添加了空格以允许复数的间距。如果不起作用，建议OP提供样本输入。
```
// while(fscanf(file, "%f+%fi", &re, &im) > 0) {
while(fscanf(file, "%f +%f i", &re, &im) == 2) { 
```
代码不会在循环i == size之后检查。

建议更轻松地编码和维护malloc()样式：

// out_cpx = (fftw_complex*) fftw_malloc(sizeof(fftw_complex)*size);
out_cpx = fftw_malloc(size * sizeof *out_cpx);

// out = (double *) malloc(size*sizeof(double));
out = malloc(size * sizeof *out);

替代格式可能提供更多信息

// printf("%f\t%f\n",(in[i]),out[i]);
printf("%e\t%e\n",(in[i]),out[i]);

强大的代码会检查scanf("%d", &size);和malloc()的返回值。
重新格式化代码会使其更容易理解。

复数数组的FFT

3 个答案: