Логарифм BigDecimal

Это потому, что

res = [[None] * len(A) for _ in range(len(A[0]))]

создает список, содержащий len (A [0]) разных списков, тогда как

res = [[None] * len(A)] * len(A[0]) # why this doesn't work

создает список, содержащий len (A [0]) ссылки на один и тот же список, так что изменение значения в одном из них изменяет его во всех.

См. Список изменений списков, неожиданно отразившихся в подсписках среди других ...

41
задан masher 11 April 2009 в 07:09
поделиться

5 ответов

Java Number Cruncher: Руководство программиста Java по численным вычислениям предоставляет решение с использованием метода Ньютона . Исходный код из книги доступен здесь . Следующее было взято из главы 12.5 Большие десятичные функции (p330 и p331):

/**
 * Compute the natural logarithm of x to a given scale, x > 0.
 */
public static BigDecimal ln(BigDecimal x, int scale)
{
    // Check that x > 0.
    if (x.signum() <= 0) {
        throw new IllegalArgumentException("x <= 0");
    }

    // The number of digits to the left of the decimal point.
    int magnitude = x.toString().length() - x.scale() - 1;

    if (magnitude < 3) {
        return lnNewton(x, scale);
    }

    // Compute magnitude*ln(x^(1/magnitude)).
    else {

        // x^(1/magnitude)
        BigDecimal root = intRoot(x, magnitude, scale);

        // ln(x^(1/magnitude))
        BigDecimal lnRoot = lnNewton(root, scale);

        // magnitude*ln(x^(1/magnitude))
        return BigDecimal.valueOf(magnitude).multiply(lnRoot)
                    .setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN);
    }
}

/**
 * Compute the natural logarithm of x to a given scale, x > 0.
 * Use Newton's algorithm.
 */
private static BigDecimal lnNewton(BigDecimal x, int scale)
{
    int        sp1 = scale + 1;
    BigDecimal n   = x;
    BigDecimal term;

    // Convergence tolerance = 5*(10^-(scale+1))
    BigDecimal tolerance = BigDecimal.valueOf(5)
                                        .movePointLeft(sp1);

    // Loop until the approximations converge
    // (two successive approximations are within the tolerance).
    do {

        // e^x
        BigDecimal eToX = exp(x, sp1);

        // (e^x - n)/e^x
        term = eToX.subtract(n)
                    .divide(eToX, sp1, BigDecimal.ROUND_DOWN);

        // x - (e^x - n)/e^x
        x = x.subtract(term);

        Thread.yield();
    } while (term.compareTo(tolerance) > 0);

    return x.setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN);
}

/**
 * Compute the integral root of x to a given scale, x >= 0.
 * Use Newton's algorithm.
 * @param x the value of x
 * @param index the integral root value
 * @param scale the desired scale of the result
 * @return the result value
 */
public static BigDecimal intRoot(BigDecimal x, long index,
                                 int scale)
{
    // Check that x >= 0.
    if (x.signum() < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("x < 0");
    }

    int        sp1 = scale + 1;
    BigDecimal n   = x;
    BigDecimal i   = BigDecimal.valueOf(index);
    BigDecimal im1 = BigDecimal.valueOf(index-1);
    BigDecimal tolerance = BigDecimal.valueOf(5)
                                        .movePointLeft(sp1);
    BigDecimal xPrev;

    // The initial approximation is x/index.
    x = x.divide(i, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN);

    // Loop until the approximations converge
    // (two successive approximations are equal after rounding).
    do {
        // x^(index-1)
        BigDecimal xToIm1 = intPower(x, index-1, sp1);

        // x^index
        BigDecimal xToI =
                x.multiply(xToIm1)
                    .setScale(sp1, BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN);

        // n + (index-1)*(x^index)
        BigDecimal numerator =
                n.add(im1.multiply(xToI))
                    .setScale(sp1, BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN);

        // (index*(x^(index-1))
        BigDecimal denominator =
                i.multiply(xToIm1)
                    .setScale(sp1, BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN);

        // x = (n + (index-1)*(x^index)) / (index*(x^(index-1)))
        xPrev = x;
        x = numerator
                .divide(denominator, sp1, BigDecimal.ROUND_DOWN);

        Thread.yield();
    } while (x.subtract(xPrev).abs().compareTo(tolerance) > 0);

    return x;
}

/**
 * Compute e^x to a given scale.
 * Break x into its whole and fraction parts and
 * compute (e^(1 + fraction/whole))^whole using Taylor's formula.
 * @param x the value of x
 * @param scale the desired scale of the result
 * @return the result value
 */
public static BigDecimal exp(BigDecimal x, int scale)
{
    // e^0 = 1
    if (x.signum() == 0) {
        return BigDecimal.valueOf(1);
    }

    // If x is negative, return 1/(e^-x).
    else if (x.signum() == -1) {
        return BigDecimal.valueOf(1)
                    .divide(exp(x.negate(), scale), scale,
                            BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN);
    }

    // Compute the whole part of x.
    BigDecimal xWhole = x.setScale(0, BigDecimal.ROUND_DOWN);

    // If there isn't a whole part, compute and return e^x.
    if (xWhole.signum() == 0) return expTaylor(x, scale);

    // Compute the fraction part of x.
    BigDecimal xFraction = x.subtract(xWhole);

    // z = 1 + fraction/whole
    BigDecimal z = BigDecimal.valueOf(1)
                        .add(xFraction.divide(
                                xWhole, scale,
                                BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN));

    // t = e^z
    BigDecimal t = expTaylor(z, scale);

    BigDecimal maxLong = BigDecimal.valueOf(Long.MAX_VALUE);
    BigDecimal result  = BigDecimal.valueOf(1);

    // Compute and return t^whole using intPower().
    // If whole > Long.MAX_VALUE, then first compute products
    // of e^Long.MAX_VALUE.
    while (xWhole.compareTo(maxLong) >= 0) {
        result = result.multiply(
                            intPower(t, Long.MAX_VALUE, scale))
                    .setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN);
        xWhole = xWhole.subtract(maxLong);

        Thread.yield();
    }
    return result.multiply(intPower(t, xWhole.longValue(), scale))
                    .setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN);
}
21
ответ дан Maarten Bodewes 27 November 2019 в 00:51
поделиться

Вот что я придумал:

//http://everything2.com/index.pl?node_id=946812        
public BigDecimal log10(BigDecimal b, int dp)
{
    final int NUM_OF_DIGITS = dp+2; // need to add one to get the right number of dp
                                    //  and then add one again to get the next number
                                    //  so I can round it correctly.

    MathContext mc = new MathContext(NUM_OF_DIGITS, RoundingMode.HALF_EVEN);

    //special conditions:
    // log(-x) -> exception
    // log(1) == 0 exactly;
    // log of a number lessthan one = -log(1/x)
    if(b.signum() <= 0)
        throw new ArithmeticException("log of a negative number! (or zero)");
    else if(b.compareTo(BigDecimal.ONE) == 0)
        return BigDecimal.ZERO;
    else if(b.compareTo(BigDecimal.ONE) < 0)
        return (log10((BigDecimal.ONE).divide(b,mc),dp)).negate();

    StringBuffer sb = new StringBuffer();
    //number of digits on the left of the decimal point
    int leftDigits = b.precision() - b.scale();

    //so, the first digits of the log10 are:
    sb.append(leftDigits - 1).append(".");

    //this is the algorithm outlined in the webpage
    int n = 0;
    while(n < NUM_OF_DIGITS)
    {
        b = (b.movePointLeft(leftDigits - 1)).pow(10, mc);
        leftDigits = b.precision() - b.scale();
        sb.append(leftDigits - 1);
        n++;
    }

    BigDecimal ans = new BigDecimal(sb.toString());

    //Round the number to the correct number of decimal places.
    ans = ans.round(new MathContext(ans.precision() - ans.scale() + dp, RoundingMode.HALF_EVEN));
    return ans;
}
4
ответ дан masher 27 November 2019 в 00:51
поделиться

Хакерский маленький алгоритм, который отлично работает для больших чисел, использует соотношение log (AB) = log (A ) + log (B) . Вот как это сделать в базе 10 (которую вы можете легко преобразовать в любую другую базу логарифмов):

  1. Подсчитайте количество десятичных цифр в ответе. Это неотъемлемая часть вашего логарифма, плюс один . Пример: floor (log10 (123456)) + 1 равно 6, поскольку 123456 имеет 6 цифр.

  2. Вы можете остановиться здесь, если все, что вам нужно, это целая часть логарифма: просто вычтите 1 из результат шага 1.

  3. Чтобы получить дробную часть логарифма, разделите число на 10 ^ (количество цифр) , затем вычислите логарифм этого числа, используя math.log10 () (или что-то еще; используйте простое приближение рядов, если больше ничего не доступно), и добавьте его к целочисленной части. Пример: чтобы получить дробную часть log10 (123456) , вычислите math.log10 (0.123456) = -0,908 ... и добавьте его к результату шага 1: 6 + -0,908 = 5,092 , что составляет log10 (123456) . Обратите внимание, что вы в основном просто добавляете десятичную точку к началу большого числа; вероятно, есть хороший способ оптимизировать это в вашем случае использования, и для действительно больших чисел вам даже не нужно беспокоиться о захвате всех цифр - log10 (0.123) является хорошим приближением к log10 (0.123456789) .

8
ответ дан kquinn 27 November 2019 в 00:51
поделиться

Вы можете разложить его, используя

log(a * 10^b) = log(a) + b * log(10)

В основном b + 1 будет количеством цифр в числе,

4
ответ дан David Z 27 November 2019 в 00:51
поделиться

Я написал запись блога некоторое время назад, чтобы проиллюстрировать очень простой плагин системы. Это может быть достаточно хорошо для ваших потребностей:

http://crazorsharp.blogspot.com/2009/03/net-reflection-part-2-loading.html

-121--4690988-

Если вы не используете какой-то уровень абстракции базы данных, просто позвоните mysql _ real _ побег _ последовательность на текст.

-121--4648532-

Алгоритм псевдокода для выполнения логарифма.

Предполагая, что мы хотим log_n x

double fraction, input;
int base;
double result;

result = 0;
base = n;
input = x;

while (input > base){
  result++;
  input /= base;
}
fraction = 1/2;
input *= input;   

while (((result + fraction) > result) && (input > 1)){
  if (input > base){
    input /= base;
    result += fraction;
  }
  input *= input;
  fraction /= 2.0;
 }

Большой цикл while может показаться немного запутанным.

При каждом проходе можно либо выполнить квадрат ввода, либо получить квадратный корень основания; в любом случае, вы должны разделить свою долю на 2. Я нахожу возведение в квадрат входных данных и оставление базы в покое, чтобы быть более точным.

Если входной сигнал принимает значение 1, мы пройдем. Журнал 1 для любой базы равен 0, что означает, что нам больше не нужно добавлять.

Если (результат + дробь) не больше результата, то мы достигли пределов точности для нашей системы нумерации. Мы можем остановиться.

Очевидно, что если вы работаете с системой, которая имеет произвольно много цифр точности, вы захотите поместить там что-то еще, чтобы ограничить цикл.

2
ответ дан 27 November 2019 в 00:51
поделиться
Другие вопросы по тегам:

Похожие вопросы: