【GSLで数値計算6】
高速フーリエ変換（複素データ）の動作チェック

本稿では、GSL（GNU科学技術計算ライブラリ）を用いてフーリエ変換の計算を行うサンプルプログラムを示します。→ GNU科学技術計算ライブラリのインストール（Windows, VisualStudio2017）はこちら

 
//////////////////////////////////////////
// 高速フーリエ変換（複素データ）の動作チェック
//////////////////////////////////////////
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#define REAL(z,i) ((z)[2*(i)])
#define IMAG(z,i) ((z)[2*(i)+1])

const int N = 128;
double data[2 * N];

int main(void){

	std::cout << "矩形分布（元の関数）" << std::endl;
	for (int i = 0; i < N; i++) {
		if (N / 4 <= i && i <= 3 * N / 4) {
			REAL(data, i) = 1.0;
		}
		else {
			REAL(data, i) = 0.0;
		}
		IMAG(data, i) = 0.0;
		std::cout << i << " " << REAL(data, i) << " " << IMAG(data, i) << std::endl;
	}

	//フーリエ変換（逆変換）
	gsl_fft_complex_radix2_backward(data, 1, N);

	std::cout << std::endl << std::endl << "変換後の分布" << std::endl;
	for (int i = 0; i < N; i++) {
		std::cout << i << " " << REAL(data, i) / sqrt(N) << " " << IMAG(data, i) / sqrt(N) << std::endl;
	}

	//フーリエ変換（順変換）
	gsl_fft_complex_radix2_forward(data, 1, N);

	std::cout << std::endl << std::endl << "再変換後の分布（元と同じ）" << std::endl;
	for (int i = 0; i < N; i++) {
		std::cout << i << " " << REAL(data, i) / N << " " << IMAG(data, i) / N << std::endl;
	}

	std::string s;
	std::cin >> s;
	return 0;
}

参考ページ：矩形関数のフーリエ変換