]> oss.titaniummirror.com Git - msp430-gcc.git/blobdiff - mpfr/agm.c
Imported gcc-4.4.3
[msp430-gcc.git] / mpfr / agm.c
diff --git a/mpfr/agm.c b/mpfr/agm.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..1d78bc1
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,178 @@
+/* mpfr_agm -- arithmetic-geometric mean of two floating-point numbers
+
+Copyright 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009 Free Software Foundation, Inc.
+Contributed by the Arenaire and Cacao projects, INRIA.
+
+This file is part of the GNU MPFR Library.
+
+The GNU MPFR Library is free software; you can redistribute it and/or modify
+it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
+the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or (at your
+option) any later version.
+
+The GNU MPFR Library is distributed in the hope that it will be useful, but
+WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
+or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU Lesser General Public
+License for more details.
+
+You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
+along with the GNU MPFR Library; see the file COPYING.LIB.  If not, write to
+the Free Software Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston,
+MA 02110-1301, USA. */
+
+#define MPFR_NEED_LONGLONG_H
+#include "mpfr-impl.h"
+
+/* agm(x,y) is between x and y, so we don't need to save exponent range */
+int
+mpfr_agm (mpfr_ptr r, mpfr_srcptr op2, mpfr_srcptr op1, mp_rnd_t rnd_mode)
+{
+  int compare, inexact;
+  mp_size_t s;
+  mp_prec_t p, q;
+  mp_limb_t *up, *vp, *tmpp;
+  mpfr_t u, v, tmp;
+  unsigned long n; /* number of iterations */
+  unsigned long err = 0;
+  MPFR_ZIV_DECL (loop);
+  MPFR_TMP_DECL(marker);
+
+  MPFR_LOG_FUNC (("op2[%#R]=%R op1[%#R]=%R rnd=%d", op2,op2,op1,op1,rnd_mode),
+                 ("r[%#R]=%R inexact=%d", r, r, inexact));
+
+  /* Deal with special values */
+  if (MPFR_ARE_SINGULAR (op1, op2))
+    {
+      /* If a or b is NaN, the result is NaN */
+      if (MPFR_IS_NAN(op1) || MPFR_IS_NAN(op2))
+        {
+          MPFR_SET_NAN(r);
+          MPFR_RET_NAN;
+        }
+      /* now one of a or b is Inf or 0 */
+      /* If a and b is +Inf, the result is +Inf.
+         Otherwise if a or b is -Inf or 0, the result is NaN */
+      else if (MPFR_IS_INF(op1) || MPFR_IS_INF(op2))
+        {
+          if (MPFR_IS_STRICTPOS(op1) && MPFR_IS_STRICTPOS(op2))
+            {
+              MPFR_SET_INF(r);
+              MPFR_SET_SAME_SIGN(r, op1);
+              MPFR_RET(0); /* exact */
+            }
+          else
+            {
+              MPFR_SET_NAN(r);
+              MPFR_RET_NAN;
+            }
+        }
+      else /* a and b are neither NaN nor Inf, and one is zero */
+        {  /* If a or b is 0, the result is +0 since a sqrt is positive */
+          MPFR_ASSERTD (MPFR_IS_ZERO (op1) || MPFR_IS_ZERO (op2));
+          MPFR_SET_POS (r);
+          MPFR_SET_ZERO (r);
+          MPFR_RET (0); /* exact */
+        }
+    }
+  MPFR_CLEAR_FLAGS (r);
+
+  /* If a or b is negative (excluding -Infinity), the result is NaN */
+  if (MPFR_UNLIKELY(MPFR_IS_NEG(op1) || MPFR_IS_NEG(op2)))
+    {
+      MPFR_SET_NAN(r);
+      MPFR_RET_NAN;
+    }
+
+  /* Precision of the following calculus */
+  q = MPFR_PREC(r);
+  p = q + MPFR_INT_CEIL_LOG2(q) + 15;
+  MPFR_ASSERTD (p >= 7); /* see algorithms.tex */
+  s = (p - 1) / BITS_PER_MP_LIMB + 1;
+
+  /* b (op2) and a (op1) are the 2 operands but we want b >= a */
+  compare = mpfr_cmp (op1, op2);
+  if (MPFR_UNLIKELY( compare == 0 ))
+    {
+      mpfr_set (r, op1, rnd_mode);
+      MPFR_RET (0); /* exact */
+    }
+  else if (compare > 0)
+    {
+      mpfr_srcptr t = op1;
+      op1 = op2;
+      op2 = t;
+    }
+  /* Now b(=op2) >= a (=op1) */
+
+  MPFR_TMP_MARK(marker);
+
+  /* Main loop */
+  MPFR_ZIV_INIT (loop, p);
+  for (;;)
+    {
+      mp_prec_t eq;
+
+      /* Init temporary vars */
+      MPFR_TMP_INIT (up, u, p, s);
+      MPFR_TMP_INIT (vp, v, p, s);
+      MPFR_TMP_INIT (tmpp, tmp, p, s);
+
+      /* Calculus of un and vn */
+      mpfr_mul (u, op1, op2, GMP_RNDN); /* Faster since PREC(op) < PREC(u) */
+      mpfr_sqrt (u, u, GMP_RNDN);
+      mpfr_add (v, op1, op2, GMP_RNDN); /* add with !=prec is still good*/
+      mpfr_div_2ui (v, v, 1, GMP_RNDN);
+      n = 1;
+      while (mpfr_cmp2 (u, v, &eq) != 0 && eq <= p - 2)
+        {
+          mpfr_add (tmp, u, v, GMP_RNDN);
+          mpfr_div_2ui (tmp, tmp, 1, GMP_RNDN);
+          /* See proof in algorithms.tex */
+          if (4*eq > p)
+            {
+              mpfr_t w;
+              /* tmp = U(k) */
+              mpfr_init2 (w, (p + 1) / 2);
+              mpfr_sub (w, v, u, GMP_RNDN);         /* e = V(k-1)-U(k-1) */
+              mpfr_sqr (w, w, GMP_RNDN);            /* e = e^2 */
+              mpfr_div_2ui (w, w, 4, GMP_RNDN);     /* e*= (1/2)^2*1/4  */
+              mpfr_div (w, w, tmp, GMP_RNDN);       /* 1/4*e^2/U(k) */
+              mpfr_sub (v, tmp, w, GMP_RNDN);
+              err = MPFR_GET_EXP (tmp) - MPFR_GET_EXP (v); /* 0 or 1 */
+              mpfr_clear (w);
+              break;
+            }
+          mpfr_mul (u, u, v, GMP_RNDN);
+          mpfr_sqrt (u, u, GMP_RNDN);
+          mpfr_swap (v, tmp);
+          n ++;
+        }
+      /* the error on v is bounded by (18n+51) ulps, or twice if there
+         was an exponent loss in the final subtraction */
+      err += MPFR_INT_CEIL_LOG2(18 * n + 51); /* 18n+51 should not overflow
+                                                 since n is about log(p) */
+      /* we should have n+2 <= 2^(p/4) [see algorithms.tex] */
+      if (MPFR_LIKELY (MPFR_INT_CEIL_LOG2(n + 2) <= p / 4 &&
+                       MPFR_CAN_ROUND (v, p - err, q, rnd_mode)))
+        break; /* Stop the loop */
+
+      /* Next iteration */
+      MPFR_ZIV_NEXT (loop, p);
+      s = (p - 1) / BITS_PER_MP_LIMB + 1;
+    }
+  MPFR_ZIV_FREE (loop);
+
+  /* Setting of the result */
+  inexact = mpfr_set (r, v, rnd_mode);
+
+  /* Let's clean */
+  MPFR_TMP_FREE(marker);
+
+  return inexact; /* agm(u,v) can be exact for u, v rational only for u=v.
+                     Proof (due to Nicolas Brisebarre): it suffices to consider
+                     u=1 and v<1. Then 1/AGM(1,v) = 2F1(1/2,1/2,1;1-v^2),
+                     and a theorem due to G.V. Chudnovsky states that for x a
+                     non-zero algebraic number with |x|<1, then
+                     2F1(1/2,1/2,1;x) and 2F1(-1/2,1/2,1;x) are algebraically
+                     independent over Q. */
+}