(本文中的数学公式或许需要耐心等待才能加载出来)
首先,我们要知道,谁是拉格朗日:
但其实这不重要,重要的是它的插值法;
对于一个点值多项式,我们可以n^3地把它高斯消元得到一组系数解;
但这太慢了;
所以我们需要用到拉格朗日插值;
先看一个公式
$f(k)=sum_{i=0}^{n}y_{i}prod_{j eq i}^{n}frac{(k-x_{j})}{(x_{i}-x_{j})}$
发现一个特点没有?这是一个多项式!(废话,这用你说?)
然后还有一个特点:
如果我们把第xi项带入,那么只要第i项存在(不为0),其他项都是0(因为其他项的分子一定会存在$x_{j}-x_{j}$,导致分子是0),且 $prod_{j eq i}^{n}frac{(k-x_{j})}{(x_{i}-x_{j})}$项一定是1.
那么这样我们就得到了这个多项式(n+1个点确定唯一一个n次多项式);
由公式可见:计算的复杂度是n^2的
那么还有没有改进呢?
答案肯定是有!
1.在x取值连续时的做法
我们假设x=1,2,3,...,n;
那么将这些数代入公式,得到化简版:
$f(x)=sum_{i=0}^{n}y_{i}prod_{j eq i}^{n}frac{(k-j)}{(i-j)}$
发现什么了没有? 分子可以通过预处理前缀积$prod_{j=1}^{n}(k-j) $得到;
那么分母呢?可以通过预处理阶乘得到(注意符号问题);
这样得到了O(n)的算法;公式如下:
$f(x)=sum_{i=0}^{n}y_{i}frac{pre_{i-1} imes suf_{i+1}}{(fac[i] imes fac[n-i])}$