• Project Euler Problem 80高精度开方牛顿逼近法


    It is well known that if the square root of a natural number is not an integer, then it is irrational. The decimal expansion of such square roots is infinite without any repeating pattern at all.

    The square root of two is 1.41421356237309504880..., and the digital sum of the first one hundred decimal digits is 475.

    For the first one hundred natural numbers, find the total of the digital sums of the first one hundred decimal digits for all the irrational square roots.

    这个题涉及到高精度开方,像python,haskell等语言原生支持高精度小数,做这个题不成问题,直接使用api即可。我习惯用java,研究BigDecimal发现里面没有开方的方法,所以需要手动实现。可以采用牛顿逼近法解决开方问题,可以用BigDecimal实现高精度。牛顿逼近法参见:http://baike.baidu.com/view/1514354.htm
    // 0.0000001是精度,f是待求根的函数,df是f的导数,x0是初值
      public static double newtonMehtod(F f, DF df, double x0) {
    		double x1 = x0 - f.f(x0) / df.df(x0);
    		while (Math.abs(x1 - x0) > 0.0000001) {
    			x0 = x1;
    			x1 = x0 - f.f(x0) / df.df(x0);
    		}
    		return x1;
      }
    //函数f(x)
    public interface F {
    	double f(double x);
    }
    //f(x)的导数f'(x)
    public interface DF {
    	double df(double x);
    }
    

    F和DF的实现类没贴上来。
    下面用BigDecimal把上述算法翻译一遍:
    static int prec = 100;
    	static BigDecimal precE;
    	static {
    		String e = "-0.";
    		for (int i = 0; i < prec; i++) {
    			e += "0";
    		}
    		e += "1";
    		precE = new BigDecimal(e);
    	}
    
    	public static BigDecimal newtonMehtod(F f, DF df, double x00) {
    		BigDecimal x0 = BigDecimal.valueOf(x00);
    		BigDecimal x1 = x0.add(f.f(x0)
    				.divide(df.df(x0), BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN).negate());
    		while (x1.add(x0.negate()).abs().add(precE).compareTo(BigDecimal.ZERO) > 0) {
    			x0 = x1;
    			x1 = x0.add(f.f(x0).divide(df.df(x0), BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN)
    					.negate());
    		}
    		return x1;
    	}
    
    public interface F {
    	BigDecimal f(BigDecimal x);
    }
    public interface DF {
    	BigDecimal df(BigDecimal x);
    }
    

    当prec取100时,算出来2的平方根是:
    1.4142135623730950488016887242096980785696718
    753769480731766797379907324784621070388503875
    343276415727350138462309122970249248360558507
    372126441214970999358314132226659275055927557
    999505011527820605714701095599716059702745345
    968620147285174186408891986095523.
    有了上面的探索,解决80题就不是难事了
    另外,上述方法也适合求多项式的根,想知道更多,可以去翻《数值分析》
  • 相关阅读:
    【FIRST USE】第一次用git把代码上传到github
    [多线程学习笔记] 一个线程安全的队列
    C中宏展开问题
    C语言中的命名空间
    c语言中赋值语句的结果
    Python一些难以察觉的错误
    C语言中的内存压缩技术
    简述数据结构:二叉查找树
    指针与指针的引用、指针的指针
    C++ 中的virtual关键词
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/cwjcsu/p/8433091.html
Copyright © 2020-2023  润新知