海面模拟（二）
一维快速傅里叶变换（FFT）
在一维DFT的基础上，推导一维快速傅里叶变换的方法。要利用e^{-jk\frac{2\pi}{N}n}的性质，将其记为W_N^{kn}主要有以下性质：
- 周期性：W_N^{a+N}=W_N^{a}
- 对称性：W_N^{a+\frac{N}{2}}=-W_N^{a}
- 缩放性：W_N^{2}=W_{\frac{N}{2}}^{1}
证明方法就是按旋转因子定义，直接拆开就行，就是代数变换。以上性质意味着值相同的就不用了再多计算一遍了，这就能简化DFT的计算过程。
FFT的递推公式就是基于上述性质对DFT进行变换得到的。
首先，把输入的时域信号x[n] , n = 0 , 1 , . . . ,N−1根据索引分为奇偶两部分
对DFT公式进行化简：
根据旋转因子的缩放性，可以进一步换算：
进一步得到递推公式：
其中，F_{even}[k]为偶数项的DFT结果，F_{odd}[k]为奇数项DFT的结果。W_N^{k}是e^{-j\frac{2\pi}{N}k}，是一个复数。有了递推公式就可以递归地实现该算法。然而递归是非常慢的操作，观察公式可以发现。要计算X[k]，只需要将输入序列分为偶数项和奇数项，计算偶数项的DFT，可以继续划分，直到最后只剩两项时，计算两个数的DFT。然后向上层传递。
假设有输入序列有8个数。x[0],x[1],x[2]....x[7]，划分层次如下：
最底下的数就是输入序列，按这个方式组合计算即可获得更高层次的结果，所有只需要自底向上层层按公式计算即可。在这里，不要被上面的(0,4),(2,6),(1,5),(3,7)的组合放置的顺序误导了，这里的遍历顺序仍然是0,1,2,3。具体的可以参考后面给出的代码实现。这里想要重点提一点的是，上面的x[n]虽然输入是一个实数，但其实在代码实现中，可以转成复数计算，这样一来，整个傅里叶变换过程和逆变换过程，都是在复数空间中计算的，计算结果也是复数，这样去看公式，就更统一和好理解。
更进一步地，分析快速傅里叶逆变换（IFFT），这里直接上公式，就不进行推导了，经过了前面的洗礼，推导的过程应该是很简单的。
由此可见，IFFT的公式除了左边的\frac{1}{N}之外，还是一个复数乘积的求和公式。但是W_N^{-kn}与FFT的相比，反过来了，X[k]就是FFT计算得到的序列。而快速计算的推导方法和FFT相同，就不再赘述。下面实现的代码仓库。
FFT和IFFT代码实现的仓库地址
二维快速傅里叶变换（FFT）
二维FFT是在一维FFT基础上实现，实现过程为：
- 对二维输入数据的每一行进行FFT，变换结果仍然按行存入二维数组中。结果是一行复数序列。
- 在1的结果基础上，对每一列进行FFT，得到二维FFT结果。
这里仍然拿之前二维DFT的示例程序进行修改。得到的结果与DFT的结果一致。
对于二维快速傅里叶逆变换，上面两点结论改改依然成立：
- 对二维FFT的每一行进行IFFT，结果是一行复数序列，变换结果仍然按行存入二维数组中。
- 在1的结果基础上，对每一列进行IFFT，得到二维IFFT结果。
