Add arch tagline
[bpt/emacs.git] / lisp / calc / calc-math.el
index 53d8035..3e4743d 100644 (file)
@@ -1,27 +1,27 @@
 ;;; calc-math.el --- mathematical functions for Calc
 
 ;; Copyright (C) 1990, 1991, 1992, 1993, 2001, 2002, 2003, 2004,
-;;   2005 Free Software Foundation, Inc.
+;;   2005, 2006, 2007 Free Software Foundation, Inc.
 
 ;; Author: David Gillespie <daveg@synaptics.com>
-;; Maintainer: Jay Belanger <belanger@truman.edu>
+;; Maintainer: Jay Belanger <jay.p.belanger@gmail.com>
 
 ;; This file is part of GNU Emacs.
 
+;; GNU Emacs is free software; you can redistribute it and/or modify
+;; it under the terms of the GNU General Public License as published by
+;; the Free Software Foundation; either version 3, or (at your option)
+;; any later version.
+
 ;; GNU Emacs is distributed in the hope that it will be useful,
-;; but WITHOUT ANY WARRANTY.  No author or distributor
-;; accepts responsibility to anyone for the consequences of using it
-;; or for whether it serves any particular purpose or works at all,
-;; unless he says so in writing.  Refer to the GNU Emacs General Public
-;; License for full details.
-
-;; Everyone is granted permission to copy, modify and redistribute
-;; GNU Emacs, but only under the conditions described in the
-;; GNU Emacs General Public License.   A copy of this license is
-;; supposed to have been given to you along with GNU Emacs so you
-;; can know your rights and responsibilities.  It should be in a
-;; file named COPYING.  Among other things, the copyright notice
-;; and this notice must be preserved on all copies.
+;; but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+;; MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+;; GNU General Public License for more details.
+
+;; You should have received a copy of the GNU General Public License
+;; along with GNU Emacs; see the file COPYING.  If not, write to the
+;; Free Software Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor,
+;; Boston, MA 02110-1301, USA.
 
 ;;; Commentary:
 
 (require 'calc-ext)
 (require 'calc-macs)
 
+
+;;; Find out how many 9s in 9.9999... will give distinct Emacs floats,
+;;; then back off by one.
+
+(defvar math-emacs-precision
+  (let* ((n 1)
+         (x 9)
+         (xx (+ x (* 9 (expt 10 (- n))))))
+    (while (/= x xx)
+      (progn
+        (setq n (1+ n))
+        (setq x xx)
+        (setq xx (+ x (* 9 (expt 10 (- n)))))))
+    (1- n))
+  "The number of digits in an Emacs float.")
+
+;;; Find the largest power of 10 which is an Emacs float, 
+;;; then back off by one so that any float d.dddd...eN 
+;;; is an Emacs float, for acceptable d.dddd....
+
+(defvar math-largest-emacs-expt
+  (let ((x 1))
+    (while (condition-case nil
+               (expt 10.0 x)
+             (error nil))
+      (setq x (* 2 x)))
+    (setq x (/ x 2))
+    (while (condition-case nil
+               (expt 10.0 x)
+             (error nil))
+      (setq x (1+ x)))
+    (- x 2))
+  "The largest exponent which Calc will convert to an Emacs float.")
+
+(defvar math-smallest-emacs-expt
+  (let ((x -1))
+    (while (condition-case nil
+               (expt 10.0 x)
+             (error nil))
+      (setq x (* 2 x)))
+    (setq x (/ x 2))
+    (while (condition-case nil
+               (expt 10.0 x)
+             (error nil))
+      (setq x (1- x)))
+    (+ x 2))
+    "The smallest exponent which Calc will convert to an Emacs float.")
+
+(defun math-use-emacs-fn (fn x)
+  "Use the native Emacs function FN to evaluate the Calc number X.
+If this can't be done, return NIL."
+  (and
+   (<= calc-internal-prec math-emacs-precision)
+   (math-realp x)
+   (let* ((fx (math-float x))
+          (xpon (+ (nth 2 x) (1- (math-numdigs (nth 1 x))))))
+     (and (<= math-smallest-emacs-expt xpon)
+          (<= xpon math-largest-emacs-expt)
+          (condition-case nil
+              (math-read-number
+               (number-to-string
+                (funcall fn 
+                         (string-to-number (math-format-number (math-float x))))))
+            (error nil))))))
+
 (defun calc-sqrt (arg)
   (interactive "P")
   (calc-slow-wrapper
        (let* ((top (nthcdr (- len 2) a)))
          (math-isqrt-bignum-iter
           a
-          (math-scale-bignum-3
+          (math-scale-bignum-digit-size
            (math-bignum-big
             (1+ (math-isqrt-small
-                 (+ (* (nth 1 top) 1000) (car top)))))
+                 (+ (* (nth 1 top) math-bignum-digit-size) (car top)))))
            (1- (/ len 2)))))
       (let* ((top (nth (1- len) a)))
        (math-isqrt-bignum-iter
         a
-        (math-scale-bignum-3
+        (math-scale-bignum-digit-size
          (list (1+ (math-isqrt-small top)))
          (/ len 2)))))))
 
         (while (eq (car (setq a (cdr a))) 0))
         (null a))))
 
-(defun math-scale-bignum-3 (a n)   ; [L L S]
+(defun math-scale-bignum-digit-size (a n)   ; [L L S]
   (while (> n 0)
     (setq a (cons 0 a)
          n (1- n)))
   a)
 
 (defun math-isqrt-small (a)   ; A > 0.  [S S]
-  (let ((g (cond ((>= a 10000) 1000)
+  (let ((g (cond ((>= a 1000000) 10000)
+                 ((>= a 10000) 1000)
                 ((>= a 100) 100)
                 (t 10)))
        g2)
 (defun math-sqrt-raw (a &optional guess)   ; [F F F]
   (if (not (Math-posp a))
       (math-sqrt a)
-    (if (null guess)
-       (let ((ldiff (- (math-numdigs (nth 1 a)) 6)))
-         (or (= (% (+ (nth 2 a) ldiff) 2) 0) (setq ldiff (1+ ldiff)))
-         (setq guess (math-make-float (math-isqrt-small
-                                       (math-scale-int (nth 1 a) (- ldiff)))
-                                      (/ (+ (nth 2 a) ldiff) 2)))))
-    (math-sqrt-float-iter a guess)))
+    (cond
+     ((math-use-emacs-fn 'sqrt a))
+     (t
+      (if (null guess)
+          (let ((ldiff (- (math-numdigs (nth 1 a)) 6)))
+            (or (= (% (+ (nth 2 a) ldiff) 2) 0) (setq ldiff (1+ ldiff)))
+            (setq guess (math-make-float (math-isqrt-small
+                                          (math-scale-int (nth 1 a) (- ldiff)))
+                                         (/ (+ (nth 2 a) ldiff) 2)))))
+      (math-sqrt-float-iter a guess)))))
 
 (defun math-sqrt-float-iter (a guess)   ; [F F F]
   (math-working "sqrt" guess)
          ((math-lessp-float x (math-neg (math-pi-over-4)))
           (math-neg (math-cos-raw-2 (math-add (math-pi-over-2) x) orgx)))
          ((math-nearly-zerop-float x orgx) '(float 0 0))
+          ((math-use-emacs-fn 'sin x))
          (calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
          (t (math-sin-series x 6 4 x (math-neg-float (math-sqr-float x)))))))
 
 (defun math-cos-raw-2 (x orgx)   ; [F F]
   (cond ((math-nearly-zerop-float x orgx) '(float 1 0))
+        ((math-use-emacs-fn 'cos x))
        (calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
        (t (let ((xnegsqr (math-neg-float (math-sqr-float x))))
             (math-sin-series
        ((Math-integer-negp (nth 1 x))
         (math-neg-float (math-arctan-raw (math-neg-float x))))
        ((math-zerop x) x)
+        ((math-use-emacs-fn 'atan x))
        (calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
        ((math-equal-int x 1) (math-pi-over-4))
        ((math-equal-int x -1) (math-neg (math-pi-over-4)))
           (list 'polar
                 (math-exp-raw (nth 1 xc))
                 (math-from-radians (nth 2 xc)))))
+        ((math-use-emacs-fn 'exp x))
        ((or (math-lessp-float '(float 5 -1) x)
             (math-lessp-float x '(float -5 -1)))
         (if (math-lessp-float '(float 921035 1) x)
         '(float 0 0))
        (calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
        ((math-posp (nth 1 x))    ; positive and real
-        (let ((xdigs (1- (math-numdigs (nth 1 x)))))
-          (math-add-float (math-ln-raw-2 (list 'float (nth 1 x) (- xdigs)))
-                          (math-mul-float (math-float (+ (nth 2 x) xdigs))
-                                          (math-ln-10)))))
+         (cond 
+          ((math-use-emacs-fn 'log x))
+          (t
+           (let ((xdigs (1- (math-numdigs (nth 1 x)))))
+             (math-add-float (math-ln-raw-2 (list 'float (nth 1 x) (- xdigs)))
+                             (math-mul-float (math-float (+ (nth 2 x) xdigs))
+                                             (math-ln-10)))))))
        ((math-zerop x)
         (math-reject-arg x "*Logarithm of zero"))
        ((eq calc-complex-mode 'polar)    ; negative and real
        sum
       (math-lnp1-series nextsum (1+ n) nextx x))))
 
-(math-defcache math-ln-10 (float (bigpos 018 684 045 994 092 585 302 2) -21)
+(defconst math-approx-ln-10
+  (math-read-number-simple "2.302585092994045684018")
+  "An approximation for ln(10).")
+     
+(math-defcache math-ln-10 math-approx-ln-10
   (math-ln-raw-2 '(float 1 1)))
 
-(math-defcache math-ln-2 (float (bigpos 417 309 945 559 180 147 693) -21)
+(defconst math-approx-ln-2
+  (math-read-number-simple "0.693147180559945309417")
+  "An approximation for ln(2).")
+
+(math-defcache math-ln-2 math-approx-ln-2
   (math-ln-raw-3 (math-float '(frac 1 3))))