Anforderungen  |   Konzepte  |   Entwurf  |   Entwicklung  |   Qualitätssicherung  |   Lebenszyklus  |   Steuerung
 
 
 
 


Quelle  s_expm1.cpp   Sprache: C

 
/* @(#)s_expm1.c 5.1 93/09/24 */
/*
 * ====================================================
 * Copyright (C) 1993 by Sun Microsystems, Inc. All rights reserved.
 *
 * Developed at SunPro, a Sun Microsystems, Inc. business.
 * Permission to use, copy, modify, and distribute this
 * software is freely granted, provided that this notice
 * is preserved.
 * ====================================================
 */


//#include <sys/cdefs.h>
//__FBSDID("$FreeBSD$");

/* expm1(x)
 * Returns exp(x)-1, the exponential of x minus 1.
 *
 * Method
 *   1. Argument reduction:
 * Given x, find r and integer k such that
 *
 *               x = k*ln2 + r,  |r| <= 0.5*ln2 ~ 0.34658
 *
 *      Here a correction term c will be computed to compensate
 * the error in r when rounded to a floating-point number.
 *
 *   2. Approximating expm1(r) by a special rational function on
 * the interval [0,0.34658]:
 * Since
 *     r*(exp(r)+1)/(exp(r)-1) = 2+ r^2/6 - r^4/360 + ...
 * we define R1(r*r) by
 *     r*(exp(r)+1)/(exp(r)-1) = 2+ r^2/6 * R1(r*r)
 * That is,
 *     R1(r**2) = 6/r *((exp(r)+1)/(exp(r)-1) - 2/r)
 *      = 6/r * ( 1 + 2.0*(1/(exp(r)-1) - 1/r))
 *      = 1 - r^2/60 + r^4/2520 - r^6/100800 + ...
 *      We use a special Reme algorithm on [0,0.347] to generate
 *  a polynomial of degree 5 in r*r to approximate R1. The
 * maximum error of this polynomial approximation is bounded
 * by 2**-61. In other words,
 *     R1(z) ~ 1.0 + Q1*z + Q2*z**2 + Q3*z**3 + Q4*z**4 + Q5*z**5
 * where  Q1  =  -1.6666666666666567384E-2,
 *  Q2  =   3.9682539681370365873E-4,
 *  Q3  =  -9.9206344733435987357E-6,
 *  Q4  =   2.5051361420808517002E-7,
 *  Q5  =  -6.2843505682382617102E-9;
 * z   =  r*r,
 * with error bounded by
 *     |                  5           |     -61
 *     | 1.0+Q1*z+...+Q5*z   -  R1(z) | <= 2
 *     |                              |
 *
 * expm1(r) = exp(r)-1 is then computed by the following
 *  specific way which minimize the accumulation rounding error:
 *        2     3
 *       r     r    [ 3 - (R1 + R1*r/2)  ]
 *       expm1(r) = r + --- + --- * [--------------------]
 *               2     2    [ 6 - r*(3 - R1*r/2) ]
 *
 * To compensate the error in the argument reduction, we use
 * expm1(r+c) = expm1(r) + c + expm1(r)*c
 *    ~ expm1(r) + c + r*c
 * Thus c+r*c will be added in as the correction terms for
 * expm1(r+c). Now rearrange the term to avoid optimization
 *  screw up:
 *         (      2                                    2 )
 *         ({  ( r    [ R1 -  (3 - R1*r/2) ]  )  }    r  )
 *  expm1(r+c)~r - ({r*(--- * [--------------------]-c)-c} - --- )
 *                 ({  ( 2    [ 6 - r*(3 - R1*r/2) ]  )  }    2  )
 *                      (                                             )
 *
 *    = r - E
 *   3. Scale back to obtain expm1(x):
 * From step 1, we have
 *    expm1(x) = either 2^k*[expm1(r)+1] - 1
 *     = or     2^k*[expm1(r) + (1-2^-k)]
 *   4. Implementation notes:
 * (A). To save one multiplication, we scale the coefficient Qi
 *      to Qi*2^i, and replace z by (x^2)/2.
 * (B). To achieve maximum accuracy, we compute expm1(x) by
 *   (i)   if x < -56*ln2, return -1.0, (raise inexact if x!=inf)
 *   (ii)  if k=0, return r-E
 *   (iii) if k=-1, return 0.5*(r-E)-0.5
 *        (iv) if k=1 if r < -0.25, return 2*((r+0.5)- E)
 *                else      return  1.0+2.0*(r-E);
 *   (v)   if (k<-2||k>56) return 2^k(1-(E-r)) - 1 (or exp(x)-1)
 *   (vi)  if k <= 20, return 2^k((1-2^-k)-(E-r)), else
 *   (vii) return 2^k(1-((E+2^-k)-r))
 *
 * Special cases:
 * expm1(INF) is INF, expm1(NaN) is NaN;
 * expm1(-INF) is -1, and
 * for finite argument, only expm1(0)=0 is exact.
 *
 * Accuracy:
 * according to an error analysis, the error is always less than
 * 1 ulp (unit in the last place).
 *
 * Misc. info.
 * For IEEE double
 *     if x >  7.09782712893383973096e+02 then expm1(x) overflow
 *
 * Constants:
 * The hexadecimal values are the intended ones for the following
 * constants. The decimal values may be used, provided that the
 * compiler will convert from decimal to binary accurately enough
 * to produce the hexadecimal values shown.
 */


#include <float.h>

#include "math_private.h"

static const double
one  = 1.0,
tiny  = 1.0e-300,
o_threshold = 7.09782712893383973096e+02,/* 0x40862E42, 0xFEFA39EF */
ln2_hi  = 6.93147180369123816490e-01,/* 0x3fe62e42, 0xfee00000 */
ln2_lo  = 1.90821492927058770002e-10,/* 0x3dea39ef, 0x35793c76 */
invln2  = 1.44269504088896338700e+00,/* 0x3ff71547, 0x652b82fe */
/* Scaled Q's: Qn_here = 2**n * Qn_above, for R(2*z) where z = hxs = x*x/2: */
Q1  =  -3.33333333333331316428e-02, /* BFA11111 111110F4 */
Q2  =   1.58730158725481460165e-03, /* 3F5A01A0 19FE5585 */
Q3  =  -7.93650757867487942473e-05, /* BF14CE19 9EAADBB7 */
Q4  =   4.00821782732936239552e-06, /* 3ED0CFCA 86E65239 */
Q5  =  -2.01099218183624371326e-07; /* BE8AFDB7 6E09C32D */

static volatile double huge = 1.0e+300;

double
expm1(double x)
{
 double y,hi,lo,c,t,e,hxs,hfx,r1,twopk;
 int32_t k,xsb;
 u_int32_t hx;

 GET_HIGH_WORD(hx,x);
 xsb = hx&0x80000000;  /* sign bit of x */
 hx &= 0x7fffffff;  /* high word of |x| */

    /* filter out huge and non-finite argument */
 if(hx >= 0x4043687A) {   /* if |x|>=56*ln2 */
     if(hx >= 0x40862E42) {  /* if |x|>=709.78... */
                if(hx>=0x7ff00000) {
      u_int32_t low;
      GET_LOW_WORD(low,x);
      if(((hx&0xfffff)|low)!=0)
           return x+x;   /* NaN */
      else return (xsb==0)? x:-1.0;/* exp(+-inf)={inf,-1} */
         }
         if(x > o_threshold) return huge*huge; /* overflow */
     }
     if(xsb!=0) { /* x < -56*ln2, return -1.0 with inexact */
  if(x+tiny<0.0)  /* raise inexact */
  return tiny-one; /* return -1 */
     }
 }

    /* argument reduction */
 if(hx > 0x3fd62e42) {  /* if  |x| > 0.5 ln2 */
     if(hx < 0x3FF0A2B2) { /* and |x| < 1.5 ln2 */
  if(xsb==0)
      {hi = x - ln2_hi; lo =  ln2_lo;  k =  1;}
  else
      {hi = x + ln2_hi; lo = -ln2_lo;  k = -1;}
     } else {
  k  = invln2*x+((xsb==0)?0.5:-0.5);
  t  = k;
  hi = x - t*ln2_hi; /* t*ln2_hi is exact here */
  lo = t*ln2_lo;
     }
     STRICT_ASSIGN(double, x, hi - lo);
     c  = (hi-x)-lo;
 }
 else if(hx < 0x3c900000) {   /* when |x|<2**-54, return x */
     t = huge+x; /* return x with inexact flags when x!=0 */
     return x - (t-(huge+x));
 }
 else k = 0;

    /* x is now in primary range */
 hfx = 0.5*x;
 hxs = x*hfx;
 r1 = one+hxs*(Q1+hxs*(Q2+hxs*(Q3+hxs*(Q4+hxs*Q5))));
 t  = 3.0-r1*hfx;
 e  = hxs*((r1-t)/(6.0 - x*t));
 if(k==0) return x - (x*e-hxs);  /* c is 0 */
 else {
     INSERT_WORDS(twopk,((u_int32_t)(0x3ff+k))<<20,0); /* 2^k */
     e  = (x*(e-c)-c);
     e -= hxs;
     if(k== -1) return 0.5*(x-e)-0.5;
     if(k==1) {
         if(x < -0.25) return -2.0*(e-(x+0.5));
         else        return  one+2.0*(x-e);
     }
     if (k <= -2 || k>56) {   /* suffice to return exp(x)-1 */
         y = one-(e-x);
  if (k == 1024) {
      double const_0x1p1023 = pow(2, 1023);
      y = y*2.0*const_0x1p1023;
  }
  else y = y*twopk;
         return y-one;
     }
     t = one;
     if(k<20) {
         SET_HIGH_WORD(t,0x3ff00000 - (0x200000>>k));  /* t=1-2^-k */
         y = t-(e-x);
  y = y*twopk;
    } else {
  SET_HIGH_WORD(t,((0x3ff-k)<<20)); /* 2^-k */
         y = x-(e+t);
         y += one;
  y = y*twopk;
     }
 }
 return y;
}

100%


¤ Dauer der Verarbeitung: 0.30 Sekunden  (vorverarbeitet)  ¤

*© Formatika GbR, Deutschland






Wurzel

Suchen

Beweissystem der NASA

Beweissystem Isabelle

NIST Cobol Testsuite

Cephes Mathematical Library

Wiener Entwicklungsmethode

Haftungshinweis

Die Informationen auf dieser Webseite wurden nach bestem Wissen sorgfältig zusammengestellt. Es wird jedoch weder Vollständigkeit, noch Richtigkeit, noch Qualität der bereit gestellten Informationen zugesichert.

Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung ist noch experimentell.






                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


Neuigkeiten

     Aktuelles
     Motto des Tages

Software

     Produkte
     Quellcodebibliothek

Aktivitäten

     Artikel über Sicherheit
     Anleitung zur Aktivierung von SSL

Muße

     Gedichte
     Musik
     Bilder

Jenseits des Üblichen ....

Besucherstatistik

Besucherstatistik

Monitoring

Montastic status badge