Home | History | Annotate | Line # | Download | only in src
      1 /* e_jnf.c -- float version of e_jn.c.
      2  * Conversion to float by Ian Lance Taylor, Cygnus Support, ian (at) cygnus.com.
      3  */
      4 
      5 /*
      6  * ====================================================
      7  * Copyright (C) 1993 by Sun Microsystems, Inc. All rights reserved.
      8  *
      9  * Developed at SunPro, a Sun Microsystems, Inc. business.
     10  * Permission to use, copy, modify, and distribute this
     11  * software is freely granted, provided that this notice
     12  * is preserved.
     13  * ====================================================
     14  */
     15 
     16 #include <sys/cdefs.h>
     17 #if defined(LIBM_SCCS) && !defined(lint)
     18 __RCSID("$NetBSD: e_jnf.c,v 1.11 2010/11/29 15:10:06 drochner Exp $");
     19 #endif
     20 
     21 #include "math.h"
     22 #include "math_private.h"
     23 
     24 static const float
     25 #if 0
     26 invsqrtpi=  5.6418961287e-01, /* 0x3f106ebb */
     27 #endif
     28 two   =  2.0000000000e+00, /* 0x40000000 */
     29 one   =  1.0000000000e+00; /* 0x3F800000 */
     30 
     31 static const float zero  =  0.0000000000e+00;
     32 
     33 float
     34 __ieee754_jnf(int n, float x)
     35 {
     36 	int32_t i,hx,ix, sgn;
     37 	float a, b, temp, di;
     38 	float z, w;
     39 
     40     /* J(-n,x) = (-1)^n * J(n, x), J(n, -x) = (-1)^n * J(n, x)
     41      * Thus, J(-n,x) = J(n,-x)
     42      */
     43 	GET_FLOAT_WORD(hx,x);
     44 	ix = 0x7fffffff&hx;
     45     /* if J(n,NaN) is NaN */
     46 	if(ix>0x7f800000) return x+x;
     47 	if(n<0){
     48 		n = -n;
     49 		x = -x;
     50 		hx ^= 0x80000000;
     51 	}
     52 	if(n==0) return(__ieee754_j0f(x));
     53 	if(n==1) return(__ieee754_j1f(x));
     54 	sgn = (n&1)&(hx>>31);	/* even n -- 0, odd n -- sign(x) */
     55 	x = fabsf(x);
     56 	if(ix==0||ix>=0x7f800000) 	/* if x is 0 or inf */
     57 	    b = zero;
     58 	else if((float)n<=x) {
     59 		/* Safe to use J(n+1,x)=2n/x *J(n,x)-J(n-1,x) */
     60 	    a = __ieee754_j0f(x);
     61 	    b = __ieee754_j1f(x);
     62 	    for(i=1;i<n;i++){
     63 		temp = b;
     64 		b = b*((float)(i+i)/x) - a; /* avoid underflow */
     65 		a = temp;
     66 	    }
     67 	} else {
     68 	    if(ix<0x30800000) {	/* x < 2**-29 */
     69     /* x is tiny, return the first Taylor expansion of J(n,x)
     70      * J(n,x) = 1/n!*(x/2)^n  - ...
     71      */
     72 		if(n>33)	/* underflow */
     73 		    b = zero;
     74 		else {
     75 		    temp = x*(float)0.5; b = temp;
     76 		    for (a=one,i=2;i<=n;i++) {
     77 			a *= (float)i;		/* a = n! */
     78 			b *= temp;		/* b = (x/2)^n */
     79 		    }
     80 		    b = b/a;
     81 		}
     82 	    } else {
     83 		/* use backward recurrence */
     84 		/* 			x      x^2      x^2
     85 		 *  J(n,x)/J(n-1,x) =  ----   ------   ------   .....
     86 		 *			2n  - 2(n+1) - 2(n+2)
     87 		 *
     88 		 * 			1      1        1
     89 		 *  (for large x)   =  ----  ------   ------   .....
     90 		 *			2n   2(n+1)   2(n+2)
     91 		 *			-- - ------ - ------ -
     92 		 *			 x     x         x
     93 		 *
     94 		 * Let w = 2n/x and h=2/x, then the above quotient
     95 		 * is equal to the continued fraction:
     96 		 *		    1
     97 		 *	= -----------------------
     98 		 *		       1
     99 		 *	   w - -----------------
    100 		 *			  1
    101 		 * 	        w+h - ---------
    102 		 *		       w+2h - ...
    103 		 *
    104 		 * To determine how many terms needed, let
    105 		 * Q(0) = w, Q(1) = w(w+h) - 1,
    106 		 * Q(k) = (w+k*h)*Q(k-1) - Q(k-2),
    107 		 * When Q(k) > 1e4	good for single
    108 		 * When Q(k) > 1e9	good for double
    109 		 * When Q(k) > 1e17	good for quadruple
    110 		 */
    111 	    /* determine k */
    112 		float t,v;
    113 		float q0,q1,h,tmp; int32_t k,m;
    114 		w  = (n+n)/(float)x; h = (float)2.0/(float)x;
    115 		q0 = w;  z = w+h; q1 = w*z - (float)1.0; k=1;
    116 		while(q1<(float)1.0e9) {
    117 			k += 1; z += h;
    118 			tmp = z*q1 - q0;
    119 			q0 = q1;
    120 			q1 = tmp;
    121 		}
    122 		m = n+n;
    123 		for(t=zero, i = 2*(n+k); i>=m; i -= 2) t = one/(i/x-t);
    124 		a = t;
    125 		b = one;
    126 		/*  estimate log((2/x)^n*n!) = n*log(2/x)+n*ln(n)
    127 		 *  Hence, if n*(log(2n/x)) > ...
    128 		 *  single 8.8722839355e+01
    129 		 *  double 7.09782712893383973096e+02
    130 		 *  long double 1.1356523406294143949491931077970765006170e+04
    131 		 *  then recurrent value may overflow and the result is
    132 		 *  likely underflow to zero
    133 		 */
    134 		tmp = n;
    135 		v = two/x;
    136 		tmp = tmp*__ieee754_logf(fabsf(v*tmp));
    137 		if(tmp<(float)8.8721679688e+01) {
    138 	    	    for(i=n-1,di=(float)(i+i);i>0;i--){
    139 		        temp = b;
    140 			b *= di;
    141 			b  = b/x - a;
    142 		        a = temp;
    143 			di -= two;
    144 	     	    }
    145 		} else {
    146 	    	    for(i=n-1,di=(float)(i+i);i>0;i--){
    147 		        temp = b;
    148 			b *= di;
    149 			b  = b/x - a;
    150 		        a = temp;
    151 			di -= two;
    152 		    /* scale b to avoid spurious overflow */
    153 			if(b>(float)1e10) {
    154 			    a /= b;
    155 			    t /= b;
    156 			    b  = one;
    157 			}
    158 	     	    }
    159 		}
    160 		z = __ieee754_j0f(x);
    161 		w = __ieee754_j1f(x);
    162 		if (fabsf(z) >= fabsf(w))
    163 			b = (t*z/b);
    164 		else
    165 			b = (t*w/a);
    166 	    }
    167 	}
    168 	if(sgn==1) return -b; else return b;
    169 }
    170 
    171 float
    172 __ieee754_ynf(int n, float x)
    173 {
    174 	int32_t i,hx,ix,ib;
    175 	int32_t sign;
    176 	float a, b, temp;
    177 
    178 	GET_FLOAT_WORD(hx,x);
    179 	ix = 0x7fffffff&hx;
    180     /* if Y(n,NaN) is NaN */
    181 	if(ix>0x7f800000) return x+x;
    182 	if(ix==0) return -one/zero;
    183 	if(hx<0) return zero/zero;
    184 	sign = 1;
    185 	if(n<0){
    186 		n = -n;
    187 		sign = 1 - ((n&1)<<1);
    188 	}
    189 	if(n==0) return(__ieee754_y0f(x));
    190 	if(n==1) return(sign*__ieee754_y1f(x));
    191 	if(ix==0x7f800000) return zero;
    192 
    193 	a = __ieee754_y0f(x);
    194 	b = __ieee754_y1f(x);
    195 	/* quit if b is -inf */
    196 	GET_FLOAT_WORD(ib,b);
    197 	for(i=1;i<n&&(uint32_t)ib!=0xff800000;i++){
    198 	    temp = b;
    199 	    b = ((float)(i+i)/x)*b - a;
    200 	    GET_FLOAT_WORD(ib,b);
    201 	    a = temp;
    202 	}
    203 	if(sign>0) return b; else return -b;
    204 }
    205