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


Quelle  utils.rs   Sprache: unbekannt

 
// Copyright 2018 Developers of the Rand project.
//
// Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
// https://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
// <LICENSE-MIT or https://opensource.org/licenses/MIT>, at your
// option. This file may not be copied, modified, or distributed
// except according to those terms.

//! Math helper functions

use crate::ziggurat_tables;
use rand::distributions::hidden_export::IntoFloat;
use rand::Rng;
use num_traits::Float;

/// Calculates ln(gamma(x)) (natural logarithm of the gamma
/// function) using the Lanczos approximation.
///
/// The approximation expresses the gamma function as:
/// `gamma(z+1) = sqrt(2*pi)*(z+g+0.5)^(z+0.5)*exp(-z-g-0.5)*Ag(z)`
/// `g` is an arbitrary constant; we use the approximation with `g=5`.
///
/// Noting that `gamma(z+1) = z*gamma(z)` and applying `ln` to both sides:
/// `ln(gamma(z)) = (z+0.5)*ln(z+g+0.5)-(z+g+0.5) + ln(sqrt(2*pi)*Ag(z)/z)`
///
/// `Ag(z)` is an infinite series with coefficients that can be calculated
/// ahead of time - we use just the first 6 terms, which is good enough
/// for most purposes.
pub(crate) fn log_gamma<F: Float>(x: F) -> F {
    // precalculated 6 coefficients for the first 6 terms of the series
    let coefficients: [F; 6] = [
        F::from(76.18009172947146).unwrap(),
        F::from(-86.50532032941677).unwrap(),
        F::from(24.01409824083091).unwrap(),
        F::from(-1.231739572450155).unwrap(),
        F::from(0.1208650973866179e-2).unwrap(),
        F::from(-0.5395239384953e-5).unwrap(),
    ];

    // (x+0.5)*ln(x+g+0.5)-(x+g+0.5)
    let tmp = x + F::from(5.5).unwrap();
    let log = (x + F::from(0.5).unwrap()) * tmp.ln() - tmp;

    // the first few terms of the series for Ag(x)
    let mut a = F::from(1.000000000190015).unwrap();
    let mut denom = x;
    for &coeff in &coefficients {
        denom = denom + F::one();
        a = a + (coeff / denom);
    }

    // get everything together
    // a is Ag(x)
    // 2.5066... is sqrt(2pi)
    log + (F::from(2.5066282746310005).unwrap() * a / x).ln()
}

/// Sample a random number using the Ziggurat method (specifically the
/// ZIGNOR variant from Doornik 2005). Most of the arguments are
/// directly from the paper:
///
/// * `rng`: source of randomness
/// * `symmetric`: whether this is a symmetric distribution, or one-sided with P(x < 0) = 0.
/// * `X`: the $x_i$ abscissae.
/// * `F`: precomputed values of the PDF at the $x_i$, (i.e. $f(x_i)$)
/// * `F_DIFF`: precomputed values of $f(x_i) - f(x_{i+1})$
/// * `pdf`: the probability density function
/// * `zero_case`: manual sampling from the tail when we chose the
///    bottom box (i.e. i == 0)

// the perf improvement (25-50%) is definitely worth the extra code
// size from force-inlining.
#[inline(always)]
pub(crate) fn ziggurat<R: Rng + ?Sized, P, Z>(
    rng: &mut R,
    symmetric: bool,
    x_tab: ziggurat_tables::ZigTable,
    f_tab: ziggurat_tables::ZigTable,
    mut pdf: P,
    mut zero_case: Z
) -> f64
where
    P: FnMut(f64) -> f64,
    Z: FnMut(&mut R, f64) -> f64,
{
    loop {
        // As an optimisation we re-implement the conversion to a f64.
        // From the remaining 12 most significant bits we use 8 to construct `i`.
        // This saves us generating a whole extra random number, while the added
        // precision of using 64 bits for f64 does not buy us much.
        let bits = rng.next_u64();
        let i = bits as usize & 0xff;

        let u = if symmetric {
            // Convert to a value in the range [2,4) and subtract to get [-1,1)
            // We can't convert to an open range directly, that would require
            // subtracting `3.0 - EPSILON`, which is not representable.
            // It is possible with an extra step, but an open range does not
            // seem necessary for the ziggurat algorithm anyway.
            (bits >> 12).into_float_with_exponent(1) - 3.0
        } else {
            // Convert to a value in the range [1,2) and subtract to get (0,1)
            (bits >> 12).into_float_with_exponent(0) - (1.0 - core::f64::EPSILON / 2.0)
        };
        let x = u * x_tab[i];

        let test_x = if symmetric { x.abs() } else { x };

        // algebraically equivalent to |u| < x_tab[i+1]/x_tab[i] (or u < x_tab[i+1]/x_tab[i])
        if test_x < x_tab[i + 1] {
            return x;
        }
        if i == 0 {
            return zero_case(rng, u);
        }
        // algebraically equivalent to f1 + DRanU()*(f0 - f1) < 1
        if f_tab[i + 1] + (f_tab[i] - f_tab[i + 1]) * rng.gen::<f64>() < pdf(x) {
            return x;
        }
    }
}

[ Dauer der Verarbeitung: 0.24 Sekunden  (vorverarbeitet)  ]

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


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