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数值算法稳定性是指

发布时间:2022-09-27 13:25:37

1. 数值计算中稳定性是一个重要概念,什么是稳定性

对一个问题的求解可以有多种不同的方法,难易迥异。在计算机科学中往往把要解决的问题转化为数学模型来加以解决。由于机器字长的限制和存贮空间
的有限性,不同的模型由于误差的存在,往往使计算的结果存在很大的差异。若执行的结果与精确解之间的误差很大的话,势必会影响与之相关的数据的精确度。这
就引出了我们的问题:数值稳定性。

定义1对于一个已经存在的算法,若输入数据的误差在计算过程中迅速增长而得不到控制,则称该算法是不稳定的,否则是数值稳定的。

2. 数值计算的稳定性问题是什么含义(递推算法)

对一个问题的求解可以有多种不同的方法,难易迥异。在计算机科学中往往把要解决的问题转化为数学模型来加以解决。由于机器字长的限制和存贮空间
的有限性,不同的模型由于误差的存在,往往使计算的结果存在很大的差异。若执行的结果与精确解之间的误差很大的话,势必会影响与之相关的数据的精确度。这
就引出了我们的问题:数值稳定性。

定义1对于一个已经存在的算法,若输入数据的误差在计算过程中迅速增长而得不到控制,则称该算法是不稳定的,否则是数值稳定的。

3. 一、数值计算中,误差是不可避免的。 减小运算误差有哪些原则

减少运算误差的原则有:

1、要避免除数绝对值远远小于被除数绝对值的除法

用绝对值小的数作除数进行除法运算时,舍入误差会增大。如计算x/y时,若0<|y|ㄍ|x|,则可能对计算结果带来严重影响,应尽量避免。

2、要避免两相近数相减

在数值计算中两个相近的数相减有效数字会严重损失,例如X=532.65,Y=532.52都是有五位有效数字,但X-Y=0.13只有两位有效数字。这说明必须尽量避免出现这类运算。最好是改变计算方法,防止这种现象产生。

3、要防止大数“吃掉”小数

在数值运算中参加运算的数有时数量级相差很大,而计算机位数有限,如不注意就会出现大数“吃掉”小数。

4、注意简化计算步骤,减少运算次数,从而减少计算工作量

简化计算步骤,减少运算次数不但可节省计算时间,而且还能减少舍入误差。这是数值计算必须遵从的原则。

5、选用数值稳定性好的算法

(3)数值算法稳定性是指扩展阅读:

在数值计算中,为解决求方程近似值的问题,通常对实际问题中遇到的误差进行下列几类的区分:

1、模型误差

在建立数学模型过程中,要将复杂的现象抽象归结为数学模型,往往要忽略一些次要因素的影响,对问题作一些简化。因此数学模型和实际问题有一定的误差,这种误差称为模型误差。

2、测量误差

在建模和具体运算过程中所用的数据往往是通过观察和测量得到的,由于精度的限制,这些数据一般是近似的,即有误差,这种误差称为测量误差。

3、截断误差

由于实际运算只能完成有限项或有限步运算,因此要将有些需用极限或无穷过程进行的运算有限化,对无穷过程进行截断,这样产生的误差成为截断误差。

4、舍入误差

在数值计算过程中,由于计算工具的限制,我们往往对一些数进行四舍五入,只保留前几位数作为该数的近似值,这种由舍入产生的误差成为舍入误差。

5、抽样误差

抽样误差:是指样本指标和总体指标之间数量上的差别,例如抽样平均数与总体平均数之差 、抽样成数与总体成数之差(p-P)等。

4. 算法的数值稳定性和数学问题本身的稳定性的异同

算法的稳定性主要是描述算法的优劣,而数学问题的稳定性是讨论一个东西的数学特性.

5. 数据结构 如何判断算法是否稳定

如果是复杂度,就多次测试的样本方差大小,如果小,则算法复杂度稳定
如果是排序,就看排序前后相同大小的元素相对位置有无变化,如果没有,则稳定,稳定的排序算法有冒泡排序,归并排序和插入排序,其他的常用排序比如快排基本都不是稳定排序

6. 数据结构里面什么是稳定的排序,什么是不稳定的排序,怎么看,什么是稳定性

就是说在配需前后,各个关键字的相对位置不变。
举个例子来说吧,假设在排序前数据排列如下:
排序前:5,6(1),1,4,3,6(2),(第一个6在第二个6之前)
排序后:1)如果排序后的结果是1,2,3,4,5,6(1),6(2)那么就说此排序算 法是稳定的,即使稳 定的排序。
2)如果排序后的结果是1,2,3,4,5,6(2),6(1),即6(1)和6(2)相比较排序前
他们的相对顺序改变了(第二个6排到第一个6之前了),那么就说这次排序是不稳定的 排序
像快速排序、希尔排序等算法都是不稳定排序算法,冒泡排序、插入排序等算法是稳定的排序算法。
希望对你有帮助哦~~

7. 在数值计算中实现算法的数值稳定性的若干方法

拿华腾的交通卡系统做例子吧
先说数据结构:
程序里面有很多用户信息,这些信息是用结构体存放,是用链表的形式,还是用哈希表等等的方法进行排列,这个就是数据结构

算法:
要从这些数据结构里找出一个结点,是用遍历搜索呢还是用折半搜索之类的方法,叫做算法。

LZ可以体会下。

8. 数据结构的排序算法中,哪些排序是稳定的,哪些排序是不稳定的

一、稳定排序算法

1、冒泡排序

2、鸡尾酒排序

3、插入排序

4、桶排序

5、计数排序

6、合并排序

7、基数排序

8、二叉排序树排序

二、不稳定排序算法

1、选择排序

2、希尔排序

3、组合排序

4、堆排序

5、平滑排序

6、快速排序

排序(Sorting) 是计算机程序设计中的一种重要操作,它的功能是将一个数据元素(或记录)的任意序列,重新排列成一个关键字有序的序列。

一个排序算法是稳定的,就是当有两个相等记录的关键字R和S,且在原本的列表中R出现在S之前,在排序过的列表中R也将会是在S之前。

不稳定排序算法可能会在相等的键值中改变纪录的相对次序,但是稳定排序算法从来不会如此。不稳定排序算法可以被特别地实现为稳定。

做这件事情的一个方式是人工扩充键值的比较,如此在其他方面相同键值的两个对象间之比较,就会被决定使用在原先数据次序中的条目,当作一个同分决赛。然而,要记住这种次序通常牵涉到额外的空间负担。

(8)数值算法稳定性是指扩展阅读:

排序算法的分类:

1、通过时间复杂度分类

计算的复杂度(最差、平均、和最好性能),依据列表(list)的大小(n)。

一般而言,好的性能是 O(nlogn),且坏的性能是 O(n^2)。对于一个排序理想的性能是 O(n)。

而仅使用一个抽象关键比较运算的排序算法总平均上总是至少需要 O(nlogn)。

2、通过空间复杂度分类

存储器使用量(空间复杂度)(以及其他电脑资源的使用)

3、通过稳定性分类

稳定的排序算法会依照相等的关键(换言之就是值)维持纪录的相对次序。

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