liyujie
2025-08-28 d9927380ed7c8366f762049be9f3fee225860833
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
// Copyright 2009 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
 
/*
   Floating-point logarithm.
*/
 
// The original C code, the long comment, and the constants
// below are from FreeBSD's /usr/src/lib/msun/src/e_log.c
// and came with this notice. The go code is a simpler
// version of the original C.
//
// ====================================================
// Copyright (C) 1993 by Sun Microsystems, Inc. All rights reserved.
//
// Developed at SunPro, a Sun Microsystems, Inc. business.
// Permission to use, copy, modify, and distribute this
// software is freely granted, provided that this notice
// is preserved.
// ====================================================
//
// __ieee754_log(x)
// Return the logarithm of x
//
// Method :
//   1. Argument Reduction: find k and f such that
//            x = 2**k * (1+f),
//       where  sqrt(2)/2 < 1+f < sqrt(2) .
//
//   2. Approximation of log(1+f).
//    Let s = f/(2+f) ; based on log(1+f) = log(1+s) - log(1-s)
//         = 2s + 2/3 s**3 + 2/5 s**5 + .....,
//              = 2s + s*R
//      We use a special Reme algorithm on [0,0.1716] to generate
//    a polynomial of degree 14 to approximate R.  The maximum error
//    of this polynomial approximation is bounded by 2**-58.45. In
//    other words,
//                2      4      6      8      10      12      14
//        R(z) ~ L1*s +L2*s +L3*s +L4*s +L5*s  +L6*s  +L7*s
//    (the values of L1 to L7 are listed in the program) and
//        |      2          14          |     -58.45
//        | L1*s +...+L7*s    -  R(z) | <= 2
//        |                             |
//    Note that 2s = f - s*f = f - hfsq + s*hfsq, where hfsq = f*f/2.
//    In order to guarantee error in log below 1ulp, we compute log by
//        log(1+f) = f - s*(f - R)        (if f is not too large)
//        log(1+f) = f - (hfsq - s*(hfsq+R)).    (better accuracy)
//
//    3. Finally,  log(x) = k*Ln2 + log(1+f).
//                = k*Ln2_hi+(f-(hfsq-(s*(hfsq+R)+k*Ln2_lo)))
//       Here Ln2 is split into two floating point number:
//            Ln2_hi + Ln2_lo,
//       where n*Ln2_hi is always exact for |n| < 2000.
//
// Special cases:
//    log(x) is NaN with signal if x < 0 (including -INF) ;
//    log(+INF) is +INF; log(0) is -INF with signal;
//    log(NaN) is that NaN with no signal.
//
// Accuracy:
//    according to an error analysis, the error is always less than
//    1 ulp (unit in the last place).
//
// Constants:
// The hexadecimal values are the intended ones for the following
// constants. The decimal values may be used, provided that the
// compiler will convert from decimal to binary accurately enough
// to produce the hexadecimal values shown.
 
// Log returns the natural logarithm of x.
//
// Special cases are:
//    Log(+Inf) = +Inf
//    Log(0) = -Inf
//    Log(x < 0) = NaN
//    Log(NaN) = NaN
func Log(x float64) float64
 
func log(x float64) float64 {
   const (
       Ln2Hi = 6.93147180369123816490e-01 /* 3fe62e42 fee00000 */
       Ln2Lo = 1.90821492927058770002e-10 /* 3dea39ef 35793c76 */
       L1    = 6.666666666666735130e-01   /* 3FE55555 55555593 */
       L2    = 3.999999999940941908e-01   /* 3FD99999 9997FA04 */
       L3    = 2.857142874366239149e-01   /* 3FD24924 94229359 */
       L4    = 2.222219843214978396e-01   /* 3FCC71C5 1D8E78AF */
       L5    = 1.818357216161805012e-01   /* 3FC74664 96CB03DE */
       L6    = 1.531383769920937332e-01   /* 3FC39A09 D078C69F */
       L7    = 1.479819860511658591e-01   /* 3FC2F112 DF3E5244 */
   )
 
   // special cases
   switch {
   case IsNaN(x) || IsInf(x, 1):
       return x
   case x < 0:
       return NaN()
   case x == 0:
       return Inf(-1)
   }
 
   // reduce
   f1, ki := Frexp(x)
   if f1 < Sqrt2/2 {
       f1 *= 2
       ki--
   }
   f := f1 - 1
   k := float64(ki)
 
   // compute
   s := f / (2 + f)
   s2 := s * s
   s4 := s2 * s2
   t1 := s2 * (L1 + s4*(L3+s4*(L5+s4*L7)))
   t2 := s4 * (L2 + s4*(L4+s4*L6))
   R := t1 + t2
   hfsq := 0.5 * f * f
   return k*Ln2Hi - ((hfsq - (s*(hfsq+R) + k*Ln2Lo)) - f)
}