
【計】 forward substitution
【醫】 prorsad
displace; replace; shift; substitution; swap; switchover; take the place of
【計】 replace
在電子工程與計算機科學領域,"前向替換"(Forward Substitution)指代兩種核心應用場景:
電路分析應用 在電路網絡分析中,前向替換是節點分析法的重要組成部分。該方法通過建立節點導納矩陣,采用自底向上的計算順序逐步求解各節點電壓。該計算模式能有效處理含有多級放大器的電路系統,避免反向信號幹擾。國際電氣電子工程師協會(IEEE)标準手冊中明确将此方法列為線性系統求解的基礎算法。
數值計算應用 在矩陣運算領域,前向替換特指解下三角矩陣方程的過程。給定方程$Lmathbf{x} = mathbf{b}$,其中L為下三角矩陣,計算過程按照方程順序逐行求解: $$ begin{aligned} x_1 &= b1/l{11} x_2 &= (b2 - l{21}x1)/l{22} &vdots x_n &= (bn - sum{k=1}^{n-1}l_{nk}xk)/l{nn} end{aligned} $$ 這種算法被收錄于《數值線性代數》(Trefethen & Bau著)教材第三章,其計算複雜度為$O(n)$,顯著優于全矩陣求逆方法。
權威參考資料:
“前向替換”是一個在不同領域有不同含義的術語,以下是兩種常見解釋:
在解線性方程組時,若系數矩陣是下三角矩陣(即非零元素僅存在于主對角線及以下),可通過前向替換法逐步求解變量。
步驟:
在代碼優化階段,編譯器可能将後續代碼中重複的表達式替換為前面已計算的結果,以減少冗餘計算。
示例:
原始代碼:
a = x + y;
b = (x + y) * 2;
優化後:
a = x + y;
b = a * 2;// 将第二個表達式替換為前向計算的結果
若需進一步探讨具體應用場景,可提供更多上下文信息。
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