13a8617a8SJordan K. Hubbard /* e_jnf.c -- float version of e_jn.c. 23a8617a8SJordan K. Hubbard * Conversion to float by Ian Lance Taylor, Cygnus Support, ian@cygnus.com. 33a8617a8SJordan K. Hubbard */ 43a8617a8SJordan K. Hubbard 53a8617a8SJordan K. Hubbard /* 63a8617a8SJordan K. Hubbard * ==================================================== 73a8617a8SJordan K. Hubbard * Copyright (C) 1993 by Sun Microsystems, Inc. All rights reserved. 83a8617a8SJordan K. Hubbard * 93a8617a8SJordan K. Hubbard * Developed at SunPro, a Sun Microsystems, Inc. business. 103a8617a8SJordan K. Hubbard * Permission to use, copy, modify, and distribute this 113a8617a8SJordan K. Hubbard * software is freely granted, provided that this notice 123a8617a8SJordan K. Hubbard * is preserved. 133a8617a8SJordan K. Hubbard * ==================================================== 143a8617a8SJordan K. Hubbard */ 153a8617a8SJordan K. Hubbard 163a8617a8SJordan K. Hubbard #ifndef lint 173a8617a8SJordan K. Hubbard static char rcsid[] = "$Id: e_jnf.c,v 1.2 1994/08/18 23:05:39 jtc Exp $"; 183a8617a8SJordan K. Hubbard #endif 193a8617a8SJordan K. Hubbard 203a8617a8SJordan K. Hubbard #include "math.h" 213a8617a8SJordan K. Hubbard #include "math_private.h" 223a8617a8SJordan K. Hubbard 233a8617a8SJordan K. Hubbard #ifdef __STDC__ 243a8617a8SJordan K. Hubbard static const float 253a8617a8SJordan K. Hubbard #else 263a8617a8SJordan K. Hubbard static float 273a8617a8SJordan K. Hubbard #endif 283a8617a8SJordan K. Hubbard invsqrtpi= 5.6418961287e-01, /* 0x3f106ebb */ 293a8617a8SJordan K. Hubbard two = 2.0000000000e+00, /* 0x40000000 */ 303a8617a8SJordan K. Hubbard one = 1.0000000000e+00; /* 0x3F800000 */ 313a8617a8SJordan K. Hubbard 323a8617a8SJordan K. Hubbard #ifdef __STDC__ 333a8617a8SJordan K. Hubbard static const float zero = 0.0000000000e+00; 343a8617a8SJordan K. Hubbard #else 353a8617a8SJordan K. Hubbard static float zero = 0.0000000000e+00; 363a8617a8SJordan K. Hubbard #endif 373a8617a8SJordan K. Hubbard 383a8617a8SJordan K. Hubbard #ifdef __STDC__ 393a8617a8SJordan K. Hubbard float __ieee754_jnf(int n, float x) 403a8617a8SJordan K. Hubbard #else 413a8617a8SJordan K. Hubbard float __ieee754_jnf(n,x) 423a8617a8SJordan K. Hubbard int n; float x; 433a8617a8SJordan K. Hubbard #endif 443a8617a8SJordan K. Hubbard { 453a8617a8SJordan K. Hubbard int32_t i,hx,ix, sgn; 463a8617a8SJordan K. Hubbard float a, b, temp, di; 473a8617a8SJordan K. Hubbard float z, w; 483a8617a8SJordan K. Hubbard 493a8617a8SJordan K. Hubbard /* J(-n,x) = (-1)^n * J(n, x), J(n, -x) = (-1)^n * J(n, x) 503a8617a8SJordan K. Hubbard * Thus, J(-n,x) = J(n,-x) 513a8617a8SJordan K. Hubbard */ 523a8617a8SJordan K. Hubbard GET_FLOAT_WORD(hx,x); 533a8617a8SJordan K. Hubbard ix = 0x7fffffff&hx; 543a8617a8SJordan K. Hubbard /* if J(n,NaN) is NaN */ 553a8617a8SJordan K. Hubbard if(ix>0x7f800000) return x+x; 563a8617a8SJordan K. Hubbard if(n<0){ 573a8617a8SJordan K. Hubbard n = -n; 583a8617a8SJordan K. Hubbard x = -x; 593a8617a8SJordan K. Hubbard hx ^= 0x80000000; 603a8617a8SJordan K. Hubbard } 613a8617a8SJordan K. Hubbard if(n==0) return(__ieee754_j0f(x)); 623a8617a8SJordan K. Hubbard if(n==1) return(__ieee754_j1f(x)); 633a8617a8SJordan K. Hubbard sgn = (n&1)&(hx>>31); /* even n -- 0, odd n -- sign(x) */ 643a8617a8SJordan K. Hubbard x = fabsf(x); 653a8617a8SJordan K. Hubbard if(ix==0||ix>=0x7f800000) /* if x is 0 or inf */ 663a8617a8SJordan K. Hubbard b = zero; 673a8617a8SJordan K. Hubbard else if((float)n<=x) { 683a8617a8SJordan K. Hubbard /* Safe to use J(n+1,x)=2n/x *J(n,x)-J(n-1,x) */ 693a8617a8SJordan K. Hubbard a = __ieee754_j0f(x); 703a8617a8SJordan K. Hubbard b = __ieee754_j1f(x); 713a8617a8SJordan K. Hubbard for(i=1;i<n;i++){ 723a8617a8SJordan K. Hubbard temp = b; 733a8617a8SJordan K. Hubbard b = b*((float)(i+i)/x) - a; /* avoid underflow */ 743a8617a8SJordan K. Hubbard a = temp; 753a8617a8SJordan K. Hubbard } 763a8617a8SJordan K. Hubbard } else { 773a8617a8SJordan K. Hubbard if(ix<0x30800000) { /* x < 2**-29 */ 783a8617a8SJordan K. Hubbard /* x is tiny, return the first Taylor expansion of J(n,x) 793a8617a8SJordan K. Hubbard * J(n,x) = 1/n!*(x/2)^n - ... 803a8617a8SJordan K. Hubbard */ 813a8617a8SJordan K. Hubbard if(n>33) /* underflow */ 823a8617a8SJordan K. Hubbard b = zero; 833a8617a8SJordan K. Hubbard else { 843a8617a8SJordan K. Hubbard temp = x*(float)0.5; b = temp; 853a8617a8SJordan K. Hubbard for (a=one,i=2;i<=n;i++) { 863a8617a8SJordan K. Hubbard a *= (float)i; /* a = n! */ 873a8617a8SJordan K. Hubbard b *= temp; /* b = (x/2)^n */ 883a8617a8SJordan K. Hubbard } 893a8617a8SJordan K. Hubbard b = b/a; 903a8617a8SJordan K. Hubbard } 913a8617a8SJordan K. Hubbard } else { 923a8617a8SJordan K. Hubbard /* use backward recurrence */ 933a8617a8SJordan K. Hubbard /* x x^2 x^2 943a8617a8SJordan K. Hubbard * J(n,x)/J(n-1,x) = ---- ------ ------ ..... 953a8617a8SJordan K. Hubbard * 2n - 2(n+1) - 2(n+2) 963a8617a8SJordan K. Hubbard * 973a8617a8SJordan K. Hubbard * 1 1 1 983a8617a8SJordan K. Hubbard * (for large x) = ---- ------ ------ ..... 993a8617a8SJordan K. Hubbard * 2n 2(n+1) 2(n+2) 1003a8617a8SJordan K. Hubbard * -- - ------ - ------ - 1013a8617a8SJordan K. Hubbard * x x x 1023a8617a8SJordan K. Hubbard * 1033a8617a8SJordan K. Hubbard * Let w = 2n/x and h=2/x, then the above quotient 1043a8617a8SJordan K. Hubbard * is equal to the continued fraction: 1053a8617a8SJordan K. Hubbard * 1 1063a8617a8SJordan K. Hubbard * = ----------------------- 1073a8617a8SJordan K. Hubbard * 1 1083a8617a8SJordan K. Hubbard * w - ----------------- 1093a8617a8SJordan K. Hubbard * 1 1103a8617a8SJordan K. Hubbard * w+h - --------- 1113a8617a8SJordan K. Hubbard * w+2h - ... 1123a8617a8SJordan K. Hubbard * 1133a8617a8SJordan K. Hubbard * To determine how many terms needed, let 1143a8617a8SJordan K. Hubbard * Q(0) = w, Q(1) = w(w+h) - 1, 1153a8617a8SJordan K. Hubbard * Q(k) = (w+k*h)*Q(k-1) - Q(k-2), 1163a8617a8SJordan K. Hubbard * When Q(k) > 1e4 good for single 1173a8617a8SJordan K. Hubbard * When Q(k) > 1e9 good for double 1183a8617a8SJordan K. Hubbard * When Q(k) > 1e17 good for quadruple 1193a8617a8SJordan K. Hubbard */ 1203a8617a8SJordan K. Hubbard /* determine k */ 1213a8617a8SJordan K. Hubbard float t,v; 1223a8617a8SJordan K. Hubbard float q0,q1,h,tmp; int32_t k,m; 1233a8617a8SJordan K. Hubbard w = (n+n)/(float)x; h = (float)2.0/(float)x; 1243a8617a8SJordan K. Hubbard q0 = w; z = w+h; q1 = w*z - (float)1.0; k=1; 1253a8617a8SJordan K. Hubbard while(q1<(float)1.0e9) { 1263a8617a8SJordan K. Hubbard k += 1; z += h; 1273a8617a8SJordan K. Hubbard tmp = z*q1 - q0; 1283a8617a8SJordan K. Hubbard q0 = q1; 1293a8617a8SJordan K. Hubbard q1 = tmp; 1303a8617a8SJordan K. Hubbard } 1313a8617a8SJordan K. Hubbard m = n+n; 1323a8617a8SJordan K. Hubbard for(t=zero, i = 2*(n+k); i>=m; i -= 2) t = one/(i/x-t); 1333a8617a8SJordan K. Hubbard a = t; 1343a8617a8SJordan K. Hubbard b = one; 1353a8617a8SJordan K. Hubbard /* estimate log((2/x)^n*n!) = n*log(2/x)+n*ln(n) 1363a8617a8SJordan K. Hubbard * Hence, if n*(log(2n/x)) > ... 1373a8617a8SJordan K. Hubbard * single 8.8722839355e+01 1383a8617a8SJordan K. Hubbard * double 7.09782712893383973096e+02 1393a8617a8SJordan K. Hubbard * long double 1.1356523406294143949491931077970765006170e+04 1403a8617a8SJordan K. Hubbard * then recurrent value may overflow and the result is 1413a8617a8SJordan K. Hubbard * likely underflow to zero 1423a8617a8SJordan K. Hubbard */ 1433a8617a8SJordan K. Hubbard tmp = n; 1443a8617a8SJordan K. Hubbard v = two/x; 1453a8617a8SJordan K. Hubbard tmp = tmp*__ieee754_logf(fabsf(v*tmp)); 1463a8617a8SJordan K. Hubbard if(tmp<(float)8.8721679688e+01) { 1473a8617a8SJordan K. Hubbard for(i=n-1,di=(float)(i+i);i>0;i--){ 1483a8617a8SJordan K. Hubbard temp = b; 1493a8617a8SJordan K. Hubbard b *= di; 1503a8617a8SJordan K. Hubbard b = b/x - a; 1513a8617a8SJordan K. Hubbard a = temp; 1523a8617a8SJordan K. Hubbard di -= two; 1533a8617a8SJordan K. Hubbard } 1543a8617a8SJordan K. Hubbard } else { 1553a8617a8SJordan K. Hubbard for(i=n-1,di=(float)(i+i);i>0;i--){ 1563a8617a8SJordan K. Hubbard temp = b; 1573a8617a8SJordan K. Hubbard b *= di; 1583a8617a8SJordan K. Hubbard b = b/x - a; 1593a8617a8SJordan K. Hubbard a = temp; 1603a8617a8SJordan K. Hubbard di -= two; 1613a8617a8SJordan K. Hubbard /* scale b to avoid spurious overflow */ 1623a8617a8SJordan K. Hubbard if(b>(float)1e10) { 1633a8617a8SJordan K. Hubbard a /= b; 1643a8617a8SJordan K. Hubbard t /= b; 1653a8617a8SJordan K. Hubbard b = one; 1663a8617a8SJordan K. Hubbard } 1673a8617a8SJordan K. Hubbard } 1683a8617a8SJordan K. Hubbard } 1693a8617a8SJordan K. Hubbard b = (t*__ieee754_j0f(x)/b); 1703a8617a8SJordan K. Hubbard } 1713a8617a8SJordan K. Hubbard } 1723a8617a8SJordan K. Hubbard if(sgn==1) return -b; else return b; 1733a8617a8SJordan K. Hubbard } 1743a8617a8SJordan K. Hubbard 1753a8617a8SJordan K. Hubbard #ifdef __STDC__ 1763a8617a8SJordan K. Hubbard float __ieee754_ynf(int n, float x) 1773a8617a8SJordan K. Hubbard #else 1783a8617a8SJordan K. Hubbard float __ieee754_ynf(n,x) 1793a8617a8SJordan K. Hubbard int n; float x; 1803a8617a8SJordan K. Hubbard #endif 1813a8617a8SJordan K. Hubbard { 1823a8617a8SJordan K. Hubbard int32_t i,hx,ix,ib; 1833a8617a8SJordan K. Hubbard int32_t sign; 1843a8617a8SJordan K. Hubbard float a, b, temp; 1853a8617a8SJordan K. Hubbard 1863a8617a8SJordan K. Hubbard GET_FLOAT_WORD(hx,x); 1873a8617a8SJordan K. Hubbard ix = 0x7fffffff&hx; 1883a8617a8SJordan K. Hubbard /* if Y(n,NaN) is NaN */ 1893a8617a8SJordan K. Hubbard if(ix>0x7f800000) return x+x; 1903a8617a8SJordan K. Hubbard if(ix==0) return -one/zero; 1913a8617a8SJordan K. Hubbard if(hx<0) return zero/zero; 1923a8617a8SJordan K. Hubbard sign = 1; 1933a8617a8SJordan K. Hubbard if(n<0){ 1943a8617a8SJordan K. Hubbard n = -n; 1953a8617a8SJordan K. Hubbard sign = 1 - ((n&1)<<2); 1963a8617a8SJordan K. Hubbard } 1973a8617a8SJordan K. Hubbard if(n==0) return(__ieee754_y0f(x)); 1983a8617a8SJordan K. Hubbard if(n==1) return(sign*__ieee754_y1f(x)); 1993a8617a8SJordan K. Hubbard if(ix==0x7f800000) return zero; 2003a8617a8SJordan K. Hubbard 2013a8617a8SJordan K. Hubbard a = __ieee754_y0f(x); 2023a8617a8SJordan K. Hubbard b = __ieee754_y1f(x); 2033a8617a8SJordan K. Hubbard /* quit if b is -inf */ 2043a8617a8SJordan K. Hubbard GET_FLOAT_WORD(ib,b); 2053a8617a8SJordan K. Hubbard for(i=1;i<n&&ib!=0xff800000;i++){ 2063a8617a8SJordan K. Hubbard temp = b; 2073a8617a8SJordan K. Hubbard b = ((float)(i+i)/x)*b - a; 2083a8617a8SJordan K. Hubbard GET_FLOAT_WORD(ib,b); 2093a8617a8SJordan K. Hubbard a = temp; 2103a8617a8SJordan K. Hubbard } 2113a8617a8SJordan K. Hubbard if(sign>0) return b; else return -b; 2123a8617a8SJordan K. Hubbard } 213