다항식 p(x) 를 1차 다항식 x - a 로 나눌 때의 몫과 나머지를 구하는 조립제법을
Visual Basic 언어로 구현해 보았다. 조립제법은 일명 Horner의 방법이라고도 불리우는데, 이는
x = a 에서 다항식 p(x)의 값 p(a)을 계산하는 가장 빠른 알고리즘이기도 하다.
p(x) = (x - a)q(x) + r
여기서 r은 나머지이며 r = p(a) 이다. 또 q(x)는 몫이다.
[참고]
* 온라인으로 조립제법 표 만들기 손으로 계산하는 조립제법 표
* 온라인으로 구하는 다항식의 도함수: 조립제법을 이용한 다항식의 도함수
' Filename: TestSyntheticMethod.bas
'
' Purpose: Find the quotient and remainder when some polynomial is
' divided by a monic polynomial of the first degree.
'
' Compile: vbc TestSyntheticMethod.bas
'
' Execute: TestSyntheticMethod -2 1 3 3 1
' ---------------------------------------------------------
Imports System
Public Class SyntheticMethod
' 사용법 표시
Shared Sub PrintUsage()
Console.WriteLine("사용법: TestSyntheticMethod [수] [피제식의 계수들]")
Console.WriteLine("조립제법(synthetic method)에 의한 다항식 나눗셈 결과를 보여준다.")
End Sub
' 부동소수점수의 표현이 .0 으로 끝나는 경우 이를 잘라낸다.
Shared Function Simplify0(v As Double) As String
Dim t As String = "" & v
If t.EndsWith(".0") Then
t = Mid(t, 0, Len(t) - 2)
End If
Simplify0 = t
End Function
' 부동소수점수의 표현이 .0 으로 끝나는 경우 이를 잘라낸다.
' 전체 문자열 표시 너비는 매개변수 width 로 전달받아 처리한다.
Shared Function Simplify(v As Double, width As Integer) As String
Dim t As String = "" & v
If t.EndsWith(".0") Then
t = Mid(t, 1, t.Length - 2)
End If
Dim len As Integer = t.Length
if (len < width)
t = Mid(" ", 1, width - len) & t
End If
Simplify = t
End Function
' 다항식을 내림차순의 스트링 표현으로 반환
Shared Function ToPolyString(ByVal c() As Double) As String
Dim t As String = ""
Dim i As Integer
If c.Length > 2 Then
If Simplify0(c(0)) = "1" Then
t = t & "x^" & (c.Length-1)
ElseIf Simplify0(c(0)) = "-1" Then
t = t & "-x^" & (c.Length-1)
Else
t = t & Simplify0(c(0)) & " x^" & (c.Length-1)
End If
ElseIf c.Length = 2 Then
If Simplify0(c(0)) = "1" Then
t = t & "x"
ElseIf Simplify0(c(0)) = "-1" Then
t = t & "-x"
Else
t = t & Simplify0(c(0)) + " x"
End If
ElseIf c.Length = 1 Then
t = t & Simplify0(c(0))
End If
For i = 1 To c.Length - 1
If c.Length - 1 - i > 1 Then
If c(i) > 0.0 Then
If Simplify0(c(i)) = "1" Then
t = t & " + " & "x^" & (c.Length - 2 - i)
Else
t = t & " + " & Simplify0(c(i)) & " x^" & (c.Length - 2 - i)
End If
ElseIf c(i) < 0.0 Then
If Simplify0(c(i)) = "-1" Then
t = t & " - " & "x^" & (c.Length - 2 - i)
Else
t = t & " - " & Simplify0(Math.Abs(c(i))) & " x^" & (c.Length - 2 - i)
End If
End If
ElseIf c.Length - 1 - i = 1 Then
If c(i) > 0.0 Then
If Simplify0((i)) = "1" Then
t = t & " + " & Simplify0(c(i)) & "x"
Else
t = t & " + " & Simplify0(c(i)) & " x"
End If
ElseIf c(i) < 0.0 Then
If Simplify0(c(i)) = "-1" Then
t = t & " - " & "x"
Else
t = t & " - " & Simplify0(Math.Abs(c(i))) & " x"
End If
End If
ElseIf c.Length - 1 - i = 0 Then
If c(i) > 0.0 Then
t = t & " + " & Simplify0(c(i))
ElseIf c(i) < 0.0 Then
t = t & " - " & Simplify0(Math.Abs(c(i)))
End If
End If
Next
ToPolyString = t
End Function
' 다항식 나눗셈 결과를
' (피제식) = (제식)(몫) + (나마지)
' 형태로 출력
Shared Sub PrintDivisionResult(a As Double, c() As Double, b() As Double)
Console.WriteLine(" " & ToPolyString(c))
Console.WriteLine()
Console.Write(" = ( " & ToPolyString( New Double() {1.0, -a} ) & " )")
Dim tmp(b.Length - 2) As Double
For i = 0 To tmp.Length - 1
tmp(i) = b(i)
Next
Console.Write("( " & ToPolyString(tmp) & " )")
Dim r As Double = b(b.Length - 1)
If r > 0.0 Then
Console.Write(" + " & Simplify0(r))
ElseIf r < 0.0 Then
Console.Write(" - " & Simplify0(Math.Abs(r)))
End If
Console.WriteLine()
End Sub
' 조립제법 계산표 출력 메쏘드
Shared Sub PrintSyntheticTable(a As Double, c() As Double, s() As Double, q() As Double)
Console.Write(" | ")
Console.Write(Simplify(c(0), 6))
For i = 1 To c.Length - 1
Console.Write(" " & Simplify(c(i), 6))
Next
Console.WriteLine()
Console.Write(Simplify(a, 6) & " | ")
Console.Write(" ")
Console.Write(Simplify(s(1), 6))
For i = 2 To s.Length - 1
Console.Write(" " & Simplify(s(i), 6))
Next
Console.WriteLine()
Console.Write(" |-")
For i = 0 To q.Length - 1
Console.Write("--------")
Next
Console.WriteLine("")
Console.Write(" ")
Console.Write(Simplify(q(0), 6))
For i = 1 To q.Length - 1
Console.Write(" " & Simplify(q(i), 6))
Next
Console.WriteLine()
End Sub
' Java 언어의 main 메소드에 해당하는 Visual Basic 언어의 Main
Shared Sub Main(ByVal args As String())
If args.Length < 3 Then
PrintUsage()
Return
End If
' ----------------------------------------------------
' 피제식은 c_0 x^n + c_1 x^(n -1) + &. + c_n
' 제식은 x - a
Dim a As Double = Convert.ToDouble(args(0))
Dim c(args.Length-2) As Double
Dim s(args.Length-2) As Double
Dim b(args.Length-2) As Double
For i = 0 To c.Length - 1
c(i) = Convert.ToDouble(args(i+1))
Next
' ----------------------------------------------------
' 조립제법의 주요 부분
s(0) = 0.0
b(0) = c(0)
For i = 1 To c.Length - 1
s(i) = b(i-1)*a
b(i) = c(i) + s(i)
Next i
' -----------------------------------------
' 몫의 계수와 나머지를 출력한다.
Console.Write("몫의 계수는 ")
For i = 0 To b.Length - 3
Console.Write(Simplify0(b(i)) & ", " )
Next
Console.Write(Simplify0(b(b.Length - 2)))
Console.WriteLine(" 이고, 나머지는 " & Simplify0(b(b.Length - 1)) & " 이다.")
Console.WriteLine()
' -----------------------------------------
' 조립제법 표를 출력한다.
PrintSyntheticTable(a, c, s, b)
Console.WriteLine()
' -----------------------------------------
' (피제식) = (제식) x (몫) + (나머지)
PrintDivisionResult(a, c, b)
End Sub
End Class
컴파일> vbc TestSyntheticMethod.bass
실행> TestSyntheticMethod 1 2 3 4 5
몫의 계수는 2, 5, 9 이고, 나머지는 14 이다.
| 2 3 4 5
1 | 2 5 9
|---------------------------------
2 5 9 14
2 x^3 + 3 x^2 + 4 x + 5
= ( x - 1 )( 2 x^2 + 5 x + 9 ) + 14
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