10回目　課題　ヒント

//153R000000-10-1.cpp
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include "153R000000-10-complex.h"
#include "153R000000-10-wave.h"
#include "153R000000-10-dft.h"

int main(){
　const int n = 100;
　double x1[n] = {0}, x2[n] = {0}, x11[n] = {0}, x21[n] = {0};
　Complex dx1[n], dx2[n];
　FILE *fp;

　//配列の初期化

　//配列に各波形の値を代入

　//dftの計算

　//スペクトルの計算
　for(int i = 0; i < n; i++){
　　x11[i] = Cabs(dx1[i]) * Cabs(dx1[i]);
　　x21[i] = Cabs(dx2[i]) * Cabs(dx2[i]);
　}

　//ファイル出力


　fclose(fp);
　printf("ファイル出力完了!\n");

　return 0;
}		 メイン関数のソースファイル


必要なヘッダファイルをインクルード
//153R000000-10-complex.cpp
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include "153R000000-10-complex.h" /* ファイル名は各自で変更 */

Complex ToComplex(double x, double y){ // 実数x,yから複素数を作り，戻り値として返す関数
　Complex z;
　z.re = x;
　z.im = y;
　return z;
}		 複素数の実装ファイル
//153R000000-10-complex.h
#ifndef COMPLEX_H
#define COMPLEX_H

struct Complex
{
　double re;
　double im;
};

Complex ToComplex(double x, double y); /* 実数2つから複素数を生成 */

void Cdisp(Complex z); /* 複素数を画面に表示 */
Complex Cinp(void); /* キーボードから実部，虚部を入力して複素数を返す */

Complex Cadd(Complex a, Complex b); /* 複素数 a, b の和を返す */
Complex Csub(Complex a, Complex b); /* 差 */
Complex Cmul(Complex a, Complex b); /* 積 */
Complex Cdiv(Complex a, Complex b); /* 商 */

Complex Conj(Complex z); /* 共役な複素数を返す */

double Cabs(Complex z); /* 絶対値 */
double Carg(Complex z); /* 偏角 */

Complex Cexp(Complex z); /* 指数関数 */

#endif		 複素数のヘッダファイル









関数を宣言
//153R000000-10-dft.cpp
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include "153R000000-10-complex.h"

void dft(const double in[], Complex out[], const int N){
//
// 離散フーリエ変換(DFT)
// 元データは実数，変換後は複素数
//
// in : 元データ．これは変更しない．実数の配列．
// out : 計算結果．こちらは複素数．
// N : データ個数．inもoutも同じデータ数でなければならない
//
　Complex tmp;
/* 出力用の配列を初期化 */

/*for(int f=0; f<N; f++) {
　// 以下のループで 1個のF[omega]を計算する．
　　double omega = 2 * M_PI * f;

　　/* 積分の中身の計算 */
　// Sigmaの計算
　}
　for(int i = 0; i < N; i++){
　　out[i].re /= N;
　　out[i].im /= N;
　}
}		 DFTの実装ファイル
//153R000000-10-dft.h
#ifndef DFT_H
#define DFT_H

void dft(const double in[], Complex out[], const int N);

#endif		 ＤＦＴのヘッダファイル
//153R000000-10-wave.cpp
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include "153R000000-10-wave.h"

void clear_array(double x[], int n){
　for(int i = 0; i < n; i++){
　　x[i] = 0;
　}
}

void square_wave(double x[], int n){
　int freq = 10; //任意の半周波数をここで設定
　for(int i = 0; i < n; i++){
　　if((i/freq)%2 == 0) x[i] = -1; //iを任意の半周期で割った解の整数の位が2の倍数なら-1を代入,それ以外で1を代入
　　else x[i] = 1;
　}
}


void sin_waves(double x[], int n, double f1, double f2, double f3){
　for(int i = 0; i < n; i++){
　　x[i] = (2.0 * sin(2*M_PI*i/n * f1) //M_PIはmath.hに定義される円周率の定数
　　　+ 0.5 * cos(2*M_PI*i/n * f2)
　　　+ 0.25 * sin(2*M_PI*i/n * f3));
　}
}		 波形生成の実装ファイル
//153R000000-10-wave.h
#ifndef WAVE_H
#define WAVE_H

void clear_array(double x[], int n); // 要素数 n の配列 x に，すべて 0 を代入する（初期化）．
void square_wave(double x[], int n); // 要素数 n の配列 x に，任意の周波数（例えば 5 ）の矩形波を書き込む．振幅は任意，例えば -1 から 1 など．
void sin_waves(double x[], int n, double f1, double f2, double f3); // 配列に周波数 f1, f2, f3，計3個の正弦波または余弦波の和を入れる．

#endif		 波形生成のヘッダファイル
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include "153R000000-10-wave2.h"

void noise(double x[], int n){ //ランダムノイズの波形
　for(int i = 0; i < n; i++){
　　x[i] = rand();
　}
}

void sin_wave(double x[], int n){ //正弦波のみの波形
double f = 10;
　for(int i = 0; i < n; i++){
　　x[i] = sin(2*M_PI*i/n*f);
　}
}

void sinnoise(double x[], int n){ //正弦波にノイズを加えた波形
　double f = 10;
　for(int i = 0; i < n; i++){
　　x[i] = sin(2*M_PI*i/n*f) + (double)rand()/RAND_MAX;
　}
}

void impulse(double x[], int n){ //インパルス波形
　x[0] = 1;
　for(int i = 1; i < n; i++){
　　x[i] = 0;
　}
}

void pulse(double x[], int n){ //周期freqのパルス
　int freq = 10;
　for(int i = 0; i < n; i++){
　　if(i%freq == 0) x[i] = 1.0;
　　else x[i] = 0;
　}
}

void step(double x[], int n){ //ステップ関数
　for(int i = 0; i < n; i++){
　　if(i < n/2) x[i] = 0;
　　else x[i] = 1;
　}
}

void saw(double x[], int n){ //周期freqの三角波(鋸波)
　int freq = 10;
　double max = 1.0;
　for(int i = 0; i < n; i++){
　　x[i] = max/(freq - 1) * (i%freq);
　}
}

void polynomial(double x[], int n){ //6次関数で極値をとるのはx=1,2,3,4,5のとき
　double j = 0;
　for(int i = 0; i < n; i++){
　　j = i * 0.1;
　　x[i] = 1.0/6*pow(j,6) - 3*pow(j,5) + 85.0/4*pow(j,4) - 75*pow(j,3) + 137*pow(j,2) - 120*j + 31;
　}
}

void display_array(double x[], int n){ //数列を表示する関数(課題には含まれない)で、作った関数で波形がうまくできているか確認するためのもの
　for(int i = 0; i < n; i++){
　　printf("%f\n", x[i]);
　}
}
//153R000000-10-wave2.h
#ifndef WAVE2_H
#define WAVE2_H

void noise(double x[], int n);
void sin_wave(double x[], int n);
void sinnoise(double x[], int n);
void impulse(double x[], int n);
void pulse(double x[], int n);
void step(double x[], int n);
void saw(double x[], int n);
void polynomial(double x[], int n);
void display_array(double x[], int n);


#endif