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计算Pi的Bellard算法
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Stack Overflow用户
提问于 2018-10-16 12:57:17
回答 1查看 151关注 0票数 2

对于一个大学项目,我想实现Bellard的算法,在Fortran中计算pi的第n位数。我在math.stackexchange:https://math.stackexchange.com/questions/1776840/confusion-with-bellards-algorithm-for-pi上偶然发现了这个问题

有了这个问题的答案,我成功地实现了代码,但我没有得到结果,我也不知道自己做错了什么:

代码语言:javascript
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PROGRAM pi

IMPLICIT NONE

INTEGER :: find_number_of_primes, number_primes, last_digit, digit, N, &
eps, i, j, multiplicity, test
REAL :: log2, base, v_max, m, s, v, b, A, pi_sum
INTEGER, ALLOCATABLE :: primes(:)   

digit = 3
eps = 2
base = 10
N = INT((digit+eps)*log2(base))
pi_sum = 0

number_primes = find_number_of_primes(2*N)
ALLOCATE(primes(number_primes))
CALL get_primes(number_primes, primes)

DO i=1,SIZE(primes)
    v_max = INT(log(REAL(2*N))/log(REAL(primes(i))))
    m = primes(i)**v_max
    s = 0
    v = 0
    b = 1
    A = 1
    DO j = 1,(N)
        b = MOD((j/(primes(i)**multiplicity(digit, j)) * b), m)
        A = MOD((2*j-1)/(primes(i)**multiplicity(primes(i), (2*j-1)))*A, m)
        v = v - multiplicity(primes(i),j)+multiplicity(primes(i),(2*j-1))
        IF (v > 0) THEN
            s = MOD(s*j*b*(A**(-1))*a**(v_max-v), m)
        END IF
    END DO
    s = MOD(s * base**(digit-1), m)
    pi_sum = pi_sum + MOD((s/m), REAL(1))
END DO

PRINT*, pi_sum  

END PROGRAM

自定义函数find_number_of_primesget_primeslog2multiplicity按预期工作。首先查找给定间隔中的素数,第二个返回数组中的素数,第三个计算

代码语言:javascript
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log_2(x) = log(x)/log(2) 

最后一个计算多重性(我猜这就是所谓的),检查第二个数被除以第一个数的频率,直到除数的其余部分不再为零。以下是源代码:

对数:

代码语言:javascript
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real function log2(x)
implicit none
real, intent(in) :: x

log2 = log(x) / log(2.)
end function

在区间中求素数的数目:

代码语言:javascript
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integer function find_number_of_primes(limit) result(number_primes)
implicit none
INTEGER, INTENT(IN) :: limit
INTEGER :: i, j
LOGICAL :: is_prime

number_primes = 0

DO i = 3,(limit-1)
    is_prime = .TRUE.
    DO j = 2, (i-1)
        IF (MODULO(i, j) == 0) THEN
            is_prime = .FALSE.
            EXIT
        END IF
    END DO
    IF (is_prime .EQV. .TRUE.) THEN
    number_primes = number_primes + 1
    END IF
END DO
end function find_number_of_primes

得到实际素数:

代码语言:javascript
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SUBROUTINE get_primes(number_primes, primes)
IMPLICIT NONE
INTEGER, INTENT(IN) :: number_primes
INTEGER :: i, found_primes, j
LOGICAL:: is_prime
INTEGER, INTENT(OUT) :: primes(number_primes)
i = 3
found_primes = 0
DO
is_prime = .TRUE.
DO j = 2, (i-1)
    IF (MODULO(i,j) == 0) THEN
        is_prime = .FALSE.
    END IF
END DO
IF (is_prime .EQV. .TRUE.) THEN
    found_primes = found_primes + 1
    primes(found_primes) = i
    IF (found_primes == number_primes) EXIT
END IF
i = i + 1
END DO


end SUBROUTINE get_primes

integer function multiplicity(a, b)
implicit none
INTEGER, INTENT(IN) :: a, b

multiplicity = 0
DO
    multiplicity = multiplicity + 1
    IF (MOD(b, (a**(multiplicity+1))) /= 0) THEN
        EXIT
    END IF
END DO
end function multiplicity

整个文件的Pastebin:https://pastebin.com/0F4zQYaH

现在,在我所链接的问题中,在内环中的b的计算中,分母中有一个{v(n,k)},但是在这个问题的答案中,分母中的术语是^v(a,k)}。此外,问题中的内循环从1到N,而答案中的循环从1到2N。

最后的结果是NaN,下面是digit = 2eps = 1的一些控制台输出:

代码语言:javascript
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************ i =           1 ***************************
 v_max =   2.00000000
 m =   9.00000000
 ------------- j =           1 -------------------------------
 b =   0.00000000
 A =   0.00000000
 v =   0.00000000
 ------------- j =           2 -------------------------------
 b =   0.00000000
 A =   0.00000000
 v =   0.00000000
 ------------- j =           3 -------------------------------
 b =   0.00000000
 A =   0.00000000
 v =   0.00000000
 ------------- j =           4 -------------------------------
 b =   0.00000000
 A =   0.00000000
 v =   0.00000000
 ------------- j =           5 -------------------------------
 b =   0.00000000
 A =   0.00000000
 v =   1.00000000
 v > 0 --> s =              NaN
 ------------- j =           6 -------------------------------
 b =   0.00000000
 A =   0.00000000
 v =   1.00000000
 v > 0 --> s =              NaN

因此,一个完整的输出:https://pastebin.com/ucJNg6Vi

有人能帮我找出我做错了什么吗?

EN

回答 1

Stack Overflow用户

回答已采纳

发布于 2018-10-16 13:37:49

您的代码中有一个bug:

代码语言:javascript
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v = v - multiplicity(primes(i),j)+multiplicity(primes(i),(2*j-1))

应该是

代码语言:javascript
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v = v - multiplicity(primes(i),j)- multiplicity(primes(i),(2*j-1))

另外,

代码语言:javascript
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        s = MOD(s*j*b*(A**(-1))*a**(v_max-v), m)

应该是

代码语言:javascript
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        s = MOD(s + j*b*(A**(-1))*a**(v_max-v), m)
票数 2
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原文链接:

https://stackoverflow.com/questions/52835997

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