]> gitweb.factorcode.org Git - factor.git/blobdiff - basis/math/functions/functions.factor
use radix literals
[factor.git] / basis / math / functions / functions.factor
index 3cbe8e19d4016d277e4bab3259d4863f4b507519..f1e68c9f86efd6ddc00aac19d8bd8f1898725900 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
-! Copyright (C) 2004, 2008 Slava Pestov.
+! Copyright (C) 2004, 2010 Slava Pestov.
 ! See http://factorcode.org/license.txt for BSD license.
 USING: math kernel math.constants math.private math.bits
-math.libm combinators math.order sequences ;
+math.libm combinators fry math.order sequences ;
 IN: math.functions
 
 : >fraction ( a/b -- a b )
@@ -13,12 +13,13 @@ IN: math.functions
 GENERIC: sqrt ( x -- y ) foldable
 
 M: real sqrt
-    >float dup 0.0 < [ neg fsqrt 0.0 swap rect> ] [ fsqrt ] if ;
+    >float dup 0.0 <
+    [ neg fsqrt [ 0.0 ] dip rect> ] [ fsqrt ] if ; inline
 
 : factor-2s ( n -- r s )
     #! factor an integer into 2^r * s
     dup 0 = [ 1 ] [
-        0 swap [ dup even? ] [ [ 1 + ] [ 2/ ] bi* ] while
+        [ 0 ] dip [ dup even? ] [ [ 1 + ] [ 2/ ] bi* ] while
     ] if ; inline
 
 <PRIVATE
@@ -26,20 +27,20 @@ M: real sqrt
 GENERIC# ^n 1 ( z w -- z^w ) foldable
 
 : (^n) ( z w -- z^w )
-    make-bits 1 [ [ dupd * ] when [ sq ] dip ] reduce nip ; inline
+    make-bits 1 [ [ over * ] when [ sq ] dip ] reduce nip ; inline
 
 M: integer ^n
     [ factor-2s ] dip [ (^n) ] keep rot * shift ;
 
 M: ratio ^n
-    [ >fraction ] dip [ ^n ] curry bi@ / ;
+    [ >fraction ] dip '[ _ ^n ] bi@ / ;
 
 M: float ^n (^n) ;
 
 M: complex ^n (^n) ;
 
 : integer^ ( x y -- z )
-    dup 0 > [ ^n ] [ neg ^n recip ] if ; inline
+    dup 0 >= [ ^n ] [ [ recip ] dip neg ^n ] if ; inline
 
 PRIVATE>
 
@@ -52,14 +53,25 @@ PRIVATE>
 : >polar ( z -- abs arg )
     >float-rect [ [ sq ] bi@ + fsqrt ] [ swap fatan2 ] 2bi ; inline
 
-: cis ( arg -- z ) dup fcos swap fsin rect> ; inline
+: cis ( arg -- z ) >float [ fcos ] [ fsin ] bi rect> ; inline
 
 : polar> ( abs arg -- z ) cis * ; inline
 
+GENERIC: exp ( x -- y )
+
+M: float exp fexp ; inline
+
+M: real exp >float exp ; inline
+
+M: complex exp >rect [ exp ] dip polar> ; inline
+
 <PRIVATE
 
 : ^mag ( w abs arg -- magnitude )
-    [ >float-rect swap ] [ swap fpow ] [ rot * fexp /f ] tri* ; inline
+    [ >float-rect swap ]
+    [ >float swap >float fpow ]
+    [ rot * exp /f ]
+    tri* ; inline
 
 : ^theta ( w abs arg -- theta )
     [ >float-rect ] [ flog * swap ] [ * + ] tri* ; inline
@@ -70,39 +82,40 @@ PRIVATE>
 : real^? ( x y -- ? )
     2dup [ real? ] both? [ drop 0 >= ] [ 2drop f ] if ; inline
 
-: 0^ ( x -- z )
-    dup zero? [ drop 0/0. ] [ 0 < 1/0. 0 ? ] if ; inline
+: 0^ ( zero x -- z )
+    swap [ 0/0. ] swap '[ 0 < 1/0. _ ? ] if-zero ; inline
 
-: (^mod) ( n x y -- z )
-    make-bits 1 [
-        [ dupd * pick mod ] when [ sq over mod ] dip
-    ] reduce 2nip ; inline
+: (^mod) ( x y n -- z )
+    [ make-bits 1 ] dip dup
+    '[ [ over * _ mod ] when [ sq _ mod ] dip ] reduce nip ; inline
 
 : (gcd) ( b a x y -- a d )
     over zero? [
         2nip
     ] [
         swap [ /mod [ over * swapd - ] dip ] keep (gcd)
-    ] if ;
+    ] if ; inline recursive
 
 PRIVATE>
 
 : ^ ( x y -- z )
     {
-        { [ over 0 = ] [ nip 0^ ] }
+        { [ over zero? ] [ 0^ ] }
         { [ dup integer? ] [ integer^ ] }
-        { [ 2dup real^? ] [ fpow ] }
+        { [ 2dup real^? ] [ [ >float ] bi@ fpow ] }
         [ ^complex ]
     } cond ; inline
 
+: nth-root ( n x -- y ) swap recip ^ ; inline
+
 : gcd ( x y -- a d )
-    [ 0 1 ] 2dip (gcd) dup 0 < [ neg ] when ; foldable
+    [ 0 1 ] 2dip (gcd) dup 0 < [ neg ] when ; inline
 
 : lcm ( a b -- c )
     [ * ] 2keep gcd nip /i ; foldable
 
 : divisor? ( m n -- ? )
-    mod 0 = ;
+    mod 0 = ; inline
 
 ERROR: non-trivial-divisor n ;
 
@@ -112,29 +125,23 @@ ERROR: non-trivial-divisor n ;
     [ non-trivial-divisor ] if ; foldable
 
 : ^mod ( x y n -- z )
-    over 0 < [
-        [ [ neg ] dip ^mod ] keep mod-inv
-    ] [
-        -rot (^mod)
-    ] if ; foldable
-
-: 10^ ( n -- n' ) 10 swap ^ ; inline
+    over 0 <
+    [ [ [ neg ] dip ^mod ] keep mod-inv ] [ (^mod) ] if ; foldable
 
 GENERIC: absq ( x -- y ) foldable
 
-M: real absq sq ;
+M: real absq sq ; inline
 
 : ~abs ( x y epsilon -- ? )
     [ - abs ] dip < ;
 
 : ~rel ( x y epsilon -- ? )
-    [ [ - abs ] 2keep [ abs ] bi@ + ] dip * < ;
+    [ [ - abs ] 2keep [ abs ] bi@ + ] dip * <= ;
 
 : ~ ( x y epsilon -- ? )
     {
-        { [ 2over [ fp-nan? ] either? ] [ 3drop f ] }
         { [ dup zero? ] [ drop number= ] }
-        { [ dup 0 < ] [ ~rel ] }
+        { [ dup 0 < ] [ neg ~rel ] }
         [ ~abs ]
     } cond ;
 
@@ -148,17 +155,69 @@ M: real absq sq ;
 : >=1? ( x -- ? )
     dup complex? [ drop f ] [ 1 >= ] if ; inline
 
-GENERIC: exp ( x -- y )
+GENERIC: frexp ( x -- y exp )
 
-M: real exp fexp ;
+M: float frexp
+    dup fp-special? [ dup zero? ] unless* [ 0 ] [
+        double>bits
+        [ 0x800f,ffff,ffff,ffff bitand 0.5 double>bits bitor bits>double ]
+        [ -52 shift 0x7ff bitand 1022 - ] bi
+    ] if ; inline
 
-M: complex exp >rect swap fexp swap polar> ;
+M: integer frexp
+    [ 0.0 0 ] [
+        dup 0 > [ 1 ] [ abs -1 ] if swap dup log2 [
+            52 swap - shift 0x000f,ffff,ffff,ffff bitand
+            0.5 double>bits bitor bits>double
+        ] [ 1 + ] bi [ * ] dip
+    ] if-zero ; inline
 
 GENERIC: log ( x -- y )
 
-M: real log dup 0.0 >= [ flog ] [ 0.0 rect> log ] if ;
+M: float log dup 0.0 >= [ flog ] [ 0.0 rect> log ] if ; inline
+
+M: real log >float log ; inline
+
+M: complex log >polar [ flog ] dip rect> ; inline
+
+<PRIVATE
 
-M: complex log >polar swap flog swap rect> ;
+: most-negative-finite-float ( -- x )
+    -0x1.ffff,ffff,ffff,fp1023 >integer ; inline
+: most-positive-finite-float ( -- x )
+    0x1.ffff,ffff,ffff,fp1023 >integer ; inline
+CONSTANT: log-2   0x1.62e42fefa39efp-1
+CONSTANT: log10-2 0x1.34413509f79ffp-2
+
+: (representable-as-float?) ( x -- ? )
+    most-negative-finite-float
+    most-positive-finite-float between? ; inline
+
+: (bignum-log) ( n log-quot: ( x -- y ) log-2 -- log )
+    [ dup ] dip '[
+        dup (representable-as-float?)
+        [ >float @ ] [ frexp [ @ ] [ _ * ] bi* + ] if
+    ] call ; inline
+
+PRIVATE>
+
+M: bignum log [ log ] log-2 (bignum-log) ;
+
+GENERIC: log1+ ( x -- y )
+
+M: object log1+ 1 + log ; inline
+
+M: float log1+ dup -1.0 >= [ flog1+ ] [ 1.0 + 0.0 rect> log ] if ; inline
+
+: 10^ ( x -- y ) 10 swap ^ ; inline
+
+GENERIC: log10 ( x -- y ) foldable
+
+M: real log10 >float flog10 ; inline
+
+M: complex log10 log 10 log / ; inline
+
+M: bignum log10 [ log10 ] log10-2 (bignum-log) ;
 
 GENERIC: cos ( x -- y ) foldable
 
@@ -167,7 +226,9 @@ M: complex cos
     [ [ fcos ] [ fcosh ] bi* * ]
     [ [ fsin neg ] [ fsinh ] bi* * ] 2bi rect> ;
 
-M: real cos fcos ;
+M: float cos fcos ; inline
+
+M: real cos >float cos ; inline
 
 : sec ( x -- y ) cos recip ; inline
 
@@ -178,7 +239,9 @@ M: complex cosh
     [ [ fcosh ] [ fcos ] bi* * ]
     [ [ fsinh ] [ fsin ] bi* * ] 2bi rect> ;
 
-M: real cosh fcosh ;
+M: float cosh fcosh ; inline
+
+M: real cosh >float cosh ; inline
 
 : sech ( x -- y ) cosh recip ; inline
 
@@ -189,7 +252,9 @@ M: complex sin
     [ [ fsin ] [ fcosh ] bi* * ]
     [ [ fcos ] [ fsinh ] bi* * ] 2bi rect> ;
 
-M: real sin fsin ;
+M: float sin fsin ; inline
+
+M: real sin >float sin ; inline
 
 : cosec ( x -- y ) sin recip ; inline
 
@@ -200,7 +265,9 @@ M: complex sinh
     [ [ fsinh ] [ fcos ] bi* * ]
     [ [ fcosh ] [ fsin ] bi* * ] 2bi rect> ;
 
-M: real sinh fsinh ;
+M: float sinh fsinh ; inline
+
+M: real sinh >float sinh ; inline
 
 : cosech ( x -- y ) sinh recip ; inline
 
@@ -208,13 +275,17 @@ GENERIC: tan ( x -- y ) foldable
 
 M: complex tan [ sin ] [ cos ] bi / ;
 
-M: real tan ftan ;
+M: float tan ftan ; inline
+
+M: real tan >float tan ; inline
 
 GENERIC: tanh ( x -- y ) foldable
 
 M: complex tanh [ sinh ] [ cosh ] bi / ;
 
-M: real tanh ftanh ;
+M: float tanh ftanh ; inline
+
+M: real tanh >float tanh ; inline
 
 : cot ( x -- y ) tan recip ; inline
 
@@ -240,17 +311,19 @@ M: real tanh ftanh ;
 : -i* ( x -- y ) >rect swap neg rect> ;
 
 : asin ( x -- y )
-    dup [-1,1]? [ fasin ] [ i* asinh -i* ] if ; inline
+    dup [-1,1]? [ >float fasin ] [ i* asinh -i* ] if ; inline
 
 : acos ( x -- y )
-    dup [-1,1]? [ facos ] [ asin pi 2 / swap - ] if ;
+    dup [-1,1]? [ >float facos ] [ asin pi 2 / swap - ] if ;
     inline
 
 GENERIC: atan ( x -- y ) foldable
 
-M: complex atan i* atanh i* ;
+M: complex atan i* atanh i* ; inline
 
-M: real atan fatan ;
+M: float atan fatan ; inline
+
+M: real atan >float atan ; inline
 
 : asec ( x -- y ) recip acos ; inline
 
@@ -263,13 +336,12 @@ M: real atan fatan ;
 : round ( x -- y ) dup sgn 2 / + truncate ; inline
 
 : floor ( x -- y )
-    dup 1 mod dup zero?
-    [ drop ] [ dup 0 < [ - 1 - ] [ - ] if ] if ; foldable
+    dup 1 mod
+    [ ] [ dup 0 < [ - 1 - ] [ - ] if ] if-zero ; foldable
 
 : ceiling ( x -- y ) neg floor neg ; foldable
 
 : floor-to ( x step -- y )
-    dup zero? [ drop ] [ [ / floor ] [ * ] bi ] if ;
+    [ [ / floor ] [ * ] bi ] unless-zero ;
 
 : lerp ( a b t -- a_t ) [ over - ] dip * + ; inline
-