]> Cypherpunks repositories - gostls13.git/commitdiff
math: implement the erfinv function
authorLakshay Garg <lakshay.garg.1996@gmail.com>
Wed, 28 Jun 2017 16:37:55 +0000 (22:07 +0530)
committerRobert Griesemer <gri@golang.org>
Fri, 18 Aug 2017 13:30:46 +0000 (13:30 +0000)
This commit defines the inverse of error function (erfinv) in the
math package. The function is based on the rational approximation
of percentage points of normal distribution available at
https://www.jstor.org/stable/pdf/2347330.pdf.

Fixes #6359

Change-Id: Icfe4508f623e0574c7fffdbf7aa929540fd4c944
Reviewed-on: https://go-review.googlesource.com/46990
Run-TryBot: Robert Griesemer <gri@golang.org>
TryBot-Result: Gobot Gobot <gobot@golang.org>
Reviewed-by: Robert Griesemer <gri@golang.org>
src/math/all_test.go
src/math/erfinv.go [new file with mode: 0644]

index 11bb8b2564876d82cb6ff331b2ea8ee457b3b604..7c1794f3d7c151fd93c92e592b7708769771248c 100644 (file)
@@ -211,6 +211,18 @@ var erfc = []float64{
        7.9630075582117758758440411e-01,
        1.7806938696800922672994468e+00,
 }
+var erfinv = []float64{
+       4.746037673358033586786350696e-01,
+       8.559054432692110956388764172e-01,
+       -2.45427830571707336251331946e-02,
+       -4.78116683518973366268905506e-01,
+       1.479804430319470983648120853e+00,
+       2.654485787128896161882650211e-01,
+       5.027444534221520197823192493e-01,
+       2.466703532707627818954585670e-01,
+       1.632011465103005426240343116e-01,
+       -1.06672334642196900710000389e+00,
+}
 var exp = []float64{
        1.4533071302642137507696589e+02,
        2.2958822575694449002537581e+03,
@@ -942,6 +954,23 @@ var erfcSC = []float64{
        NaN(),
 }
 
+var vferfinvSC = []float64{
+       1,
+       -1,
+       0,
+       Inf(-1),
+       Inf(1),
+       NaN(),
+}
+var erfinvSC = []float64{
+       Inf(+1),
+       Inf(-1),
+       0,
+       NaN(),
+       NaN(),
+       NaN(),
+}
+
 var vfexpSC = []float64{
        Inf(-1),
        -2000,
@@ -2122,6 +2151,30 @@ func TestErfc(t *testing.T) {
        }
 }
 
+func TestErfinv(t *testing.T) {
+       for i := 0; i < len(vf); i++ {
+               a := vf[i] / 10
+               if f := Erfinv(a); !veryclose(erfinv[i], f) {
+                       t.Errorf("Erfinv(%g) = %g, want %g", a, f, erfinv[i])
+               }
+       }
+       for i := 0; i < len(vferfinvSC); i++ {
+               if f := Erfinv(vferfinvSC[i]); !alike(erfinvSC[i], f) {
+                       t.Errorf("Erfinv(%g) = %g, want %g", vferfinvSC[i], f, erfinvSC[i])
+               }
+       }
+       for x := -0.9; x <= 0.90; x += 1e-2 {
+               if f := Erf(Erfinv(x)); !close(x, f) {
+                       t.Errorf("Erf(Erfinv(%g)) = %g, want %g", x, f, x)
+               }
+       }
+       for x := -0.9; x <= 0.90; x += 1e-2 {
+               if f := Erfinv(Erf(x)); !close(x, f) {
+                       t.Errorf("Erfinv(Erf(%g)) = %g, want %g", x, f, x)
+               }
+       }
+}
+
 func TestExp(t *testing.T) {
        testExp(t, Exp, "Exp")
        testExp(t, ExpGo, "ExpGo")
@@ -2975,6 +3028,14 @@ func BenchmarkErfc(b *testing.B) {
        GlobalF = x
 }
 
+func BenchmarkErfinv(b *testing.B) {
+       x := 0.0
+       for i := 0; i < b.N; i++ {
+               x = Erfinv(.5)
+       }
+       GlobalF = x
+}
+
 func BenchmarkExp(b *testing.B) {
        x := 0.0
        for i := 0; i < b.N; i++ {
diff --git a/src/math/erfinv.go b/src/math/erfinv.go
new file mode 100644 (file)
index 0000000..3ea38e0
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,116 @@
+// Copyright 2017 The Go Authors. All rights reserved.
+// Use of this source code is governed by a BSD-style
+// license that can be found in the LICENSE file.
+
+package math
+
+/*
+       Inverse of the floating-point error function.
+*/
+
+// This implementation is based on the rational approximation
+// of percentage points of normal distribution available from
+// http://www.jstor.org/stable/2347330.
+
+const (
+       // Coefficients for approximation to erf in |x| <= 0.85
+       a0 = 1.1975323115670912564578e0
+       a1 = 4.7072688112383978012285e1
+       a2 = 6.9706266534389598238465e2
+       a3 = 4.8548868893843886794648e3
+       a4 = 1.6235862515167575384252e4
+       a5 = 2.3782041382114385731252e4
+       a6 = 1.1819493347062294404278e4
+       a7 = 8.8709406962545514830200e2
+       b0 = 1.0000000000000000000e0
+       b1 = 4.2313330701600911252e1
+       b2 = 6.8718700749205790830e2
+       b3 = 5.3941960214247511077e3
+       b4 = 2.1213794301586595867e4
+       b5 = 3.9307895800092710610e4
+       b6 = 2.8729085735721942674e4
+       b7 = 5.2264952788528545610e3
+       // Coefficients for approximation to erf in 0.85 < |x| <= 1-2*exp(-25)
+       c0 = 1.42343711074968357734e0
+       c1 = 4.63033784615654529590e0
+       c2 = 5.76949722146069140550e0
+       c3 = 3.64784832476320460504e0
+       c4 = 1.27045825245236838258e0
+       c5 = 2.41780725177450611770e-1
+       c6 = 2.27238449892691845833e-2
+       c7 = 7.74545014278341407640e-4
+       d0 = 1.4142135623730950488016887e0
+       d1 = 2.9036514445419946173133295e0
+       d2 = 2.3707661626024532365971225e0
+       d3 = 9.7547832001787427186894837e-1
+       d4 = 2.0945065210512749128288442e-1
+       d5 = 2.1494160384252876777097297e-2
+       d6 = 7.7441459065157709165577218e-4
+       d7 = 1.4859850019840355905497876e-9
+       // Coefficients for approximation to erf in 1-2*exp(-25) < |x| < 1
+       e0 = 6.65790464350110377720e0
+       e1 = 5.46378491116411436990e0
+       e2 = 1.78482653991729133580e0
+       e3 = 2.96560571828504891230e-1
+       e4 = 2.65321895265761230930e-2
+       e5 = 1.24266094738807843860e-3
+       e6 = 2.71155556874348757815e-5
+       e7 = 2.01033439929228813265e-7
+       f0 = 1.414213562373095048801689e0
+       f1 = 8.482908416595164588112026e-1
+       f2 = 1.936480946950659106176712e-1
+       f3 = 2.103693768272068968719679e-2
+       f4 = 1.112800997078859844711555e-3
+       f5 = 2.611088405080593625138020e-5
+       f6 = 2.010321207683943062279931e-7
+       f7 = 2.891024605872965461538222e-15
+)
+
+// Erfinv returns the inverse error function of x.
+//
+// Special cases are:
+//     Erfinv(1) = +Inf
+//     Erfinv(-1) = -Inf
+//     Erfinv(x) = NaN if x < -1 or x > 1
+//     Erfinv(NaN) = NaN
+func Erfinv(x float64) float64 {
+       // special cases
+       if IsNaN(x) || x <= -1 || x >= 1 {
+               if x == -1 || x == 1 {
+                       return Inf(int(x))
+               }
+               return NaN()
+       }
+
+       sign := false
+       if x < 0 {
+               x = -x
+               sign = true
+       }
+
+       var ans float64
+       if x <= 0.85 { // |x| <= 0.85
+               r := 0.180625 - 0.25*x*x
+               z1 := ((((((a7*r+a6)*r+a5)*r+a4)*r+a3)*r+a2)*r+a1)*r + a0
+               z2 := ((((((b7*r+b6)*r+b5)*r+b4)*r+b3)*r+b2)*r+b1)*r + b0
+               ans = (x * z1) / z2
+       } else {
+               var z1, z2 float64
+               r := Sqrt(Ln2 - Log(1.0-x))
+               if r <= 5.0 {
+                       r -= 1.6
+                       z1 = ((((((c7*r+c6)*r+c5)*r+c4)*r+c3)*r+c2)*r+c1)*r + c0
+                       z2 = ((((((d7*r+d6)*r+d5)*r+d4)*r+d3)*r+d2)*r+d1)*r + d0
+               } else {
+                       r -= 5.0
+                       z1 = ((((((e7*r+e6)*r+e5)*r+e4)*r+e3)*r+e2)*r+e1)*r + e0
+                       z2 = ((((((f7*r+f6)*r+f5)*r+f4)*r+f3)*r+f2)*r+f1)*r + f0
+               }
+               ans = z1 / z2
+       }
+
+       if sign {
+               return -ans
+       }
+       return ans
+}