pi.txt
上传用户:lyxiangda
上传日期:2007-01-12
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WINDOWS

  1. This file describes how pi is computed by the program in 'pi.c' (see
  2. the utils subdirectory).
  3. Basically, we use Machin's formula, which is what everyone in the
  4. world uses as a simple method for computing approximations to pi.
  5. This works for up to a few thousand digits without too much effort.
  6. Beyond that, though, it gets too slow.
  7. Machin's formula states:
  8.  pi := 16 * arctan(1/5) - 4 * arctan(1/239)
  9. We compute this in integer arithmetic by first multiplying everything
  10. through by 10^d, where 'd' is the number of digits of pi we wanted to
  11. compute.  It turns out, the last few digits will be wrong, but the
  12. number that are wrong is usually very small (ordinarly only 2-3).
  13. Having done this, we compute the arctan() function using the formula:
  14.                        1      1       1       1       1     
  15.        arctan(1/x) := --- - ----- + ----- - ----- + ----- - ...
  16.                        x    3 x^3   5 x^5   7 x^7   9 x^9
  17. This is done iteratively by computing the first term manually, and
  18. then iteratively dividing x^2 and k, where k = 3, 5, 7, ... out of the
  19. current figure.  This is then added to (or subtracted from) a running
  20. sum, as appropriate.  The iteration continues until we overflow our
  21. available precision and the current figure goes to zero under integer
  22. division.  At that point, we're finished.
  23. Actually, we get a couple extra bits of precision out of the fact that
  24. we know we're computing y * arctan(1/x), by setting up the multiplier
  25. as:
  26.       y * 10^d
  27. ... instead of just 10^d.  There is also a bit of cleverness in how
  28. the loop is constructed, to avoid special-casing the first term.
  29. Check out the code for arctan() in 'pi.c', if you are interested in
  30. seeing how it is set up.
  31. Thanks to Jason P. for this algorithm, which I assembled from notes
  32. and programs found on his cool "Pile of Pi Programs" page, at:
  33.       http://www.isr.umd.edu/~jasonp/pipage.html
  34. Thanks also to Henrik Johansson <Henrik.Johansson@Nexus.Comm.SE>, from
  35. whose pi program I borrowed the clever idea of pre-multiplying by x in
  36. order to avoid a special case on the loop iteration.
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  63. $Id: pi.txt,v 1.1 2000/07/14 00:44:35 nelsonb%netscape.com Exp $