对于一个多项式,如:5*X^3 + 4*X^2 + 2*X,我们该如何编程来求多项式的值呢?最直接的做法就是一项一项的求:先求5*X^3,再求4*X^2,继续求2*X,最后把它们的值加起来即可,这样做需要6次乘法运算,2次加法运算。但是运用Horner规则我们可以使用更少的乘法运算和加法运算来得到结果。Horner规则的思想是不断的运用乘法分配率提出X项。以刚才的例子来说,计算过程如下:
[(5*X + 4)*X + 2]*X
这样,只需要3次乘法运算和2次加法运算即得到结果了。
下面的C程序将普通做法和运用Horner规则进行对比
#include <stdio.h>
#define MAX_NUM 100 //约定多项式项数不超过100
/*直接计算多项式*/
float polynomial_1(int n[][2],int num,float x,int* count_mul,int* count_add)
{
int i,j;
float sinpoly;//每个单项的值
float result;//多项式的值
result = 0;
for(i = 0;i < num;i++)
{
sinpoly = n[i][0];
for(j = 0;j < n[i][1];j++)
{
sinpoly = sinpoly * x;
(*count_mul)++;
}
result = result + sinpoly;
(*count_add)++;
}
return result;
}
/*运用Horner规则计算多项式*/
float polynomial_2(int n[][2],int num,float x,int* count_mul,int* count_add)
{
int i,j;
float result;//多项式的值
result = n[0][0];
for(i = 1;i < num;i++)
{
for(j = 0;j < n[i-1][1] - n[i][1];j++)
{
result = result * x;
(*count_mul)++;
}
result += n[i][0];
(*count_add)++;
}
if(n[num-1][1] != 0)//如果最后一项不是常数项,则要继续乘法运算
{
for(j = 0;j < n[num-1][1];j++)
{
result *= x;
(*count_mul)++;
}
}
return result;
}
int main()
{
int n[MAX_NUM][2];
int num;//多项式项数
int count_mul;//乘法运算次数
int count_add;//加法运算次数
float x;
int i;
printf("please input the number of polynomial:\n");
scanf("%d",&num);//输入多项式项数
printf("please input x:\n");
scanf("%f",&x);
for(i = 0;i < num;i++)
scanf("%d %d",&n[i][0],&n[i][1]);//第一个数表示系数,第二个数表示x的阶数
count_mul = 0;
count_add = 0;
printf("polynomial_1=%f,count_mul=%d,count_add=%d\n",polynomial_1(n,num,x,&count_mul,&count_add),count_mul,count_add);
count_mul = 0;
count_add = 0;
printf("polynomial_2=%f,count_mul=%d,count_add=%d\n",polynomial_2(n,num,x,&count_mul,&count_add),count_mul,count_add);
system("pause");
return 0;
}
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