数值有限差分的时间复杂度

计算科学 有限差分 数字 复杂
2021-12-06 17:51:11

我有一个函数,我想计算 wrt输入的所有偏导数。使用(单面)有限差分法的计算复杂度是多少使用 -符号?您能否对此进行解释?f:RNRfN(derivative of f w.r.t. xf(x+ϵ)f(x)ϵ)O( )

1个回答

正如评论中所指出的,评估的成本至关重要,在大多数实际情况下,这将是主要成本。让我们假设需要操作来评估fCf对于非平凡函数,C至少会O(N)只是从使用N论据。

在评论中还指出,您拥有的有限差分公式对于将向量映射到标量的函数没有意义。如果您正在寻找近似整个梯度向量f具有有限差异,您可以使用近似值

f(x)=[f(x+ϵe1)f(x)ϵf(x+ϵe2)f(x)ϵf(x+ϵeN)f(x)ϵ]+O(ϵ2)

在哪里ei是个i-th 规范基向量RN. N+1呼吁f这里连同N减法和除法,所以成本是O(CN).

在许多情况下,梯度乘以向量以获得方向导数f(x)v. 如果是这种情况,以下近似更有效:

f(x)v=f(x+ϵv)f(x)ϵ+O(ϵ2).

现在只有两个功能评估和成本O(C).