SICP 习题 (1.37)解题总结

SICP 习题 1.37是一条很长的题目,主要讲的是无穷连分式。无穷连分式对我来说又是一个陌生的概念,于是又去百度了一番,发现无穷连分式也是一个很有意思的话题,涉及到无理数的表达。不过我建议大家还是暂时不要深入思考它的数学含义,一旦开始思考可能你又会跳进数学的深渊中不可自拔。

无穷连分式的形式如下:

就像书中说到的,作为无穷连分式的一个特殊例子,如果N和D都为1的话,f= 1/ φ, 这点可以结合我们之前对黄金分割率的计算证明,这里就不多说了,而且,如果你不能从数学上理解它也无所谓,不影响我们做题目,我们越来越强大了,强大到可以忽略题干中得数学定义直接完成习题。

题目进一步讨论无穷连分式的计算,因为无穷连分式是无穷的,所以我们无法直接计算它的结果。为了计算一个无穷连分式的大概结果,简单的办法就是计算前面K个项,就像下面这样:

这样我们就可以通过K 次计算完成某个无穷连分式的计算,当然,计算的结果是一个约数,不是准确数字。

题目要求我们完成一个名为cont-frac的过程,这个过程接受3个参数,分别是n, d 和k,其中n表示无穷连分式的N部分,d表示无穷连分式的D部分,k代表取几个项进行计算。

如果我们仔细看无穷连分式的定义,就会发现这是一个很典型的递归定义。对于我们定义的cont-frac的过程,基本上它要做的事情就是:(cont-frac n) = N(n) / (D(n) + contact-frac(n+1))

除了上面的递归调用以外,cont-frac中还要完成的就是对k的比较,确定什么时候结束递归调用,开始返回。

我定义的递归计算过程如下:

(define (cont-frac n d k)
  (define (cont-frac-inner n d cur-k)
    (if (< cur-k k)
	(/ (n cur-k) (+ (d cur-k) (cont-frac-inner n d (+ cur-k 1))))
	(d cur-k)))
  (cont-frac-inner n d 1))

反过来,实现的迭代计算过程如下:

(define (cont-frac-iter n d k)
  (define (cont-frac-iter-inner n d cur-k cur-value)
    (if (= cur-k k)
	(cont-frac-iter-inner n d (- cur-k 1) (d cur-k))
	(if (> cur-k 1)
	    (cont-frac-iter-inner n d (- cur-k 1) (+ (d cur-k) (/ (n cur-k) cur-value)))
	     (/ (n cur-k) cur-value))))

  (cont-frac-iter-inner n d k 0))

接着,题目还要求我们用这个cont-frac来计算黄金分割率,这个比较简单,直接给n和d传递一个返回1的lambda过程就好了,我的测试方法如下:

(define (Phi-test k)
  (cont-frac (lambda (i) 1.0)
	     (lambda (i) 1.0)
	     k))

(define (Phi-test-iter k)
  (cont-frac-iter (lambda (i) 1.0)
	     (lambda (i) 1.0)
	     k))

最后,题目中还要求我们确定k取值多少的时候可以计算出有4位精度的黄金分割率,这就非常简单了,多测试几个cont-frac的调用就好了。

SICP 习题 (1.37)解题总结

时间: 2024-10-19 23:54:04

SICP 习题 (1.37)解题总结的相关文章

SICP 习题 (2.30)解题总结 : Square-Tree

SICP 习题 2.30 要求我们完成一个叫square-tree的过程,其作用和之前的square过程差不多,square过程是针对简单列表的,将列表中的所有元素求平方,然后返回新的平方数列表.不过square不能对嵌套列表进行处理,如果列表中还包含列表的话会报错. 题目要求我们实现一个square-tree的过程,当输入的列表包含另一个列表时可以对嵌套的列表进行处理,生成所有列表元素的平方数. 这个和之前几道题差不多,都是对树状列表的遍历和处理.题目还要求我们用两种方式实现,一种使用map,

SICP 习题 (1.38)解题总结

SICP 习题1.38 紧跟着习题1.37的方向,要求我们用习题1.37中定义的cont-frac过程计算数学家欧拉大师在论文De Fractionibus Continuis 中提到的e-2的连分式.说实话,我不知道论文De Franctionibus Continuis讲的是什么,我甚至不知道论文的题目是什么意思.不过,这一切都不能阻止我这个数学盲去解答这道SICP习题. 仔细阅读题目,我们可以发现题目要求我们计算的是下面这样的无穷连分式: 其中N永远等于1, D等于1 ,  2 , 1 ,

SICP 习题 (1.39)解题总结

SICP 习题1.39沿着习题1.37, 1.38的方向继续前行,要求我们根据德国数学家J.H.Lambert的公式定义tan-cf过程,用于计算正切函数的近似值. J.H.Lambert的公式如下: 可以发现,这个和之前的无穷连分式是一样一样的,所不同的就是N是一个变量,不是固定数值. 不过这个已经难不倒我们啦,可以从公式中发现,除了第一个N是x,其它的N都是x平方, D对应的数值是1,3,5,就是所有奇数,以数字n为下标的话可以通过((n * 2)-1) 得到. 最后直接定义以下过程搞定:

SICP 习题 (1.46)解题总结

SICP 习题 1.46 要求我们写一个过程iterative-improve,它以两个过程为参数,其中一个参数用来检测猜测是否足够好,另一个参数用来改进猜测.过程iterative-improve应该返回另一个过程,所返回的过程接收一个参数作为初始猜测,然后不断改进猜测直到结果足够好.题目还要求我们使用iterative-improve重写1.1.7的sqrt过程和1.3.3节的fixed-point过程. 因为涉及到高阶函数,所以整个题目理解起来有一点点费劲.不过这道题作为第一章的收官题确实

SICP 习题 (1.45)解题总结

SICP 习题 1.45是对前面很多关于不动点的习题的总结. 题目回顾了我们之前在1.3.3节使用的不动点寻找方法,当寻找y -> x/y 的不动点的时候,这个变换本身不收敛,需要做一次平均阻尼才可以. 对于y -> x/(y^2)这个变换也可以通过一次平均阻尼使它变得收敛. 不过一次平均阻尼对于四次方程是不够的,就是说,对y -> x/(y^3)这样的变换,一次平均阻尼不足以使它收敛,需要做两次平均阻尼才行. 题目遵从一直以来的抽象原则,要求我们去多做几次测试,找出 y -> x

SICP 习题 (2.10)解题总结: 区间除法中除于零的问题

SICP 习题 2.10 要求我们处理区间除法运算中除于零的问题. 题中讲到一个专业程序员Ben Bitdiddle看了Alyssa的工作后提出了除于零的问题,大家留意一下这个叫Ben的人,后面会不断出现这个人,只要是这个人提到的事情一般是对的,他的角色定位是个计算机牛人,不过是办公室经常能看到的那种牛人,后面还有更牛的. 对于区间运算的除于零的问题,处理起来也比较简单,只需要判断除数是不是为零,除数为零就报错.对于一个区间来讲,所谓为零就是这个区间横跨0,再直接一点讲就是起点是负数,终点是正数

SICP 习题 (2.22)解题总结: 迭代过程中的列表处理

SICP 习题 2.22是习题2.21的后续题目,题目中讲到叫Louis Reasoner的人想重写suqare-list过程,希望使用迭代计算过程,而不是递归计算过程,有关迭代计算过程和递归计算过程,如果你没什么印象了,请翻回习题1.9 的解题总结看看. 那个叫Louis Reasoner的人写的迭代版的suqre-list是这样的: (define (square-list-revert items) (define (iter things answer) (if (null? thing

SICP 习题 (2.2) 解题总结

SICP 习题 2.2要求我们使用这一节的数据抽象方法定义几何里"点"的概念,还要定义"线段"的概念,最后还要求我们定义midpoint-segment过程,这个过程根据参数中的线段进行计算,返回该线段的中点. 题目还给出了一个print-point过程,用于输出一个点,代码如下: (define (print-piont p) (newline) (display "(") (display (point-x p)) (display &quo

SICP 习题 (1.36)解题总结

SICP 习题 1.36 要求我们修改fixed-point函数,使它能够打印出计算中产生的近似值序列,使用练习1.22展示的newline和display方法.而后通过找出变换x => log (1000)/log(x)的不动点的方式确定x^x=1000的一个根(书中还提示你使用Scheme的基本过程log,用于计算自然对数值).然后比较一下使用平均阻尼和不用平均阻尼的计算步数.要注意的是不能使用1作为初始猜测去启动fixed-point,因为log(1)=0,会导致0除数错误. 从题目来看,