]> oss.titaniummirror.com Git - msp430-gcc.git/blobdiff - mpfr/root.c
Imported gcc-4.4.3
[msp430-gcc.git] / mpfr / root.c
diff --git a/mpfr/root.c b/mpfr/root.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..0586b42
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,199 @@
+/* mpfr_root -- kth root.
+
+Copyright 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"
+
+ /* The computation of y = x^(1/k) is done as follows:
+
+    Let x = sign * m * 2^(k*e) where m is an integer
+
+    with 2^(k*(n-1)) <= m < 2^(k*n) where n = PREC(y)
+
+    and m = s^k + r where 0 <= r and m < (s+1)^k
+
+    we want that s has n bits i.e. s >= 2^(n-1), or m >= 2^(k*(n-1))
+    i.e. m must have at least k*(n-1)+1 bits
+
+    then, not taking into account the sign, the result will be
+    x^(1/k) = s * 2^e or (s+1) * 2^e according to the rounding mode.
+ */
+
+int
+mpfr_root (mpfr_ptr y, mpfr_srcptr x, unsigned long k, mp_rnd_t rnd_mode)
+{
+  mpz_t m;
+  mp_exp_t e, r, sh;
+  mp_prec_t n, size_m, tmp;
+  int inexact, negative;
+  MPFR_SAVE_EXPO_DECL (expo);
+
+  if (MPFR_UNLIKELY (k <= 1))
+    {
+      if (k < 1) /* k==0 => y=x^(1/0)=x^(+Inf) */
+#if 0
+        /* For 0 <= x < 1 => +0.
+           For x = 1      => 1.
+           For x > 1,     => +Inf.
+           For x < 0      => NaN.
+        */
+        {
+          if (MPFR_IS_NEG (x) && !MPFR_IS_ZERO (x))
+            {
+              MPFR_SET_NAN (y);
+              MPFR_RET_NAN;
+            }
+          inexact = mpfr_cmp (x, __gmpfr_one);
+          if (inexact == 0)
+            return mpfr_set_ui (y, 1, rnd_mode); /* 1 may be Out of Range */
+          else if (inexact < 0)
+            return mpfr_set_ui (y, 0, rnd_mode); /* 0+ */
+          else
+            {
+              mpfr_set_inf (y, 1);
+              return 0;
+            }
+        }
+#endif
+      {
+        MPFR_SET_NAN (y);
+        MPFR_RET_NAN;
+      }
+      else /* y =x^(1/1)=x */
+        return mpfr_set (y, x, rnd_mode);
+    }
+
+  /* Singular values */
+  else if (MPFR_UNLIKELY (MPFR_IS_SINGULAR (x)))
+    {
+      if (MPFR_IS_NAN (x))
+        {
+          MPFR_SET_NAN (y); /* NaN^(1/k) = NaN */
+          MPFR_RET_NAN;
+        }
+      else if (MPFR_IS_INF (x)) /* +Inf^(1/k) = +Inf
+                                   -Inf^(1/k) = -Inf if k odd
+                                   -Inf^(1/k) = NaN if k even */
+        {
+          if (MPFR_IS_NEG(x) && (k % 2 == 0))
+            {
+              MPFR_SET_NAN (y);
+              MPFR_RET_NAN;
+            }
+          MPFR_SET_INF (y);
+          MPFR_SET_SAME_SIGN (y, x);
+          MPFR_RET (0);
+        }
+      else /* x is necessarily 0: (+0)^(1/k) = +0
+                                  (-0)^(1/k) = -0 */
+        {
+          MPFR_ASSERTD (MPFR_IS_ZERO (x));
+          MPFR_SET_ZERO (y);
+          MPFR_SET_SAME_SIGN (y, x);
+          MPFR_RET (0);
+        }
+    }
+
+  /* Returns NAN for x < 0 and k even */
+  else if (MPFR_IS_NEG (x) && (k % 2 == 0))
+    {
+      MPFR_SET_NAN (y);
+      MPFR_RET_NAN;
+    }
+
+  /* General case */
+  MPFR_SAVE_EXPO_MARK (expo);
+  mpz_init (m);
+
+  e = mpfr_get_z_exp (m, x);                /* x = m * 2^e */
+  if ((negative = MPFR_IS_NEG(x)))
+    mpz_neg (m, m);
+  r = e % (mp_exp_t) k;
+  if (r < 0)
+    r += k; /* now r = e (mod k) with 0 <= e < r */
+  /* x = (m*2^r) * 2^(e-r) where e-r is a multiple of k */
+
+  MPFR_MPZ_SIZEINBASE2 (size_m, m);
+  /* for rounding to nearest, we want the round bit to be in the root */
+  n = MPFR_PREC (y) + (rnd_mode == GMP_RNDN);
+
+  /* we now multiply m by 2^(r+k*sh) so that root(m,k) will give
+     exactly n bits: we want k*(n-1)+1 <= size_m + k*sh + r <= k*n
+     i.e. sh = floor ((kn-size_m-r)/k) */
+  if ((mp_exp_t) size_m + r > k * (mp_exp_t) n)
+    sh = 0; /* we already have too many bits */
+  else
+    sh = (k * (mp_exp_t) n - (mp_exp_t) size_m - r) / k;
+  sh = k * sh + r;
+  if (sh >= 0)
+    {
+      mpz_mul_2exp (m, m, sh);
+      e = e - sh;
+    }
+  else if (r > 0)
+    {
+      mpz_mul_2exp (m, m, r);
+      e = e - r;
+    }
+
+  /* invariant: x = m*2^e, with e divisible by k */
+
+  /* we reuse the variable m to store the kth root, since it is not needed
+     any more: we just need to know if the root is exact */
+  inexact = mpz_root (m, m, k) == 0;
+
+  MPFR_MPZ_SIZEINBASE2 (tmp, m);
+  sh = tmp - n;
+  if (sh > 0) /* we have to flush to 0 the last sh bits from m */
+    {
+      inexact = inexact || ((mp_exp_t) mpz_scan1 (m, 0) < sh);
+      mpz_div_2exp (m, m, sh);
+      e += k * sh;
+    }
+
+  if (inexact)
+    {
+      if (negative)
+        rnd_mode = MPFR_INVERT_RND (rnd_mode);
+      if (rnd_mode == GMP_RNDU
+          || (rnd_mode == GMP_RNDN && mpz_tstbit (m, 0)))
+        inexact = 1, mpz_add_ui (m, m, 1);
+      else
+        inexact = -1;
+    }
+
+  /* either inexact is not zero, and the conversion is exact, i.e. inexact
+     is not changed; or inexact=0, and inexact is set only when
+     rnd_mode=GMP_RNDN and bit (n+1) from m is 1 */
+  inexact += mpfr_set_z (y, m, GMP_RNDN);
+  MPFR_SET_EXP (y, MPFR_GET_EXP (y) + e / (mp_exp_t) k);
+
+  if (negative)
+    {
+      MPFR_CHANGE_SIGN (y);
+      inexact = -inexact;
+    }
+
+  mpz_clear (m);
+  MPFR_SAVE_EXPO_FREE (expo);
+  return mpfr_check_range (y, inexact, rnd_mode);
+}