我在尝试各种方法来实现一个程序,它可以按顺序给出圆周率的数字。我尝试了泰勒级数方法,但事实证明它收敛得非常慢(当我在一段时间后将我的结果与在线值进行比较时)。总之,我在尝试更好的算法。
因此,在编写程序时,我遇到了一个问题,就像所有算法一样:我如何知道我计算的n位数字是准确的?
我在尝试各种方法来实现一个程序,它可以按顺序给出圆周率的数字。我尝试了泰勒级数方法,但事实证明它收敛得非常慢(当我在一段时间后将我的结果与在线值进行比较时)。总之,我在尝试更好的算法。
因此,在编写程序时,我遇到了一个问题,就像所有算法一样:我如何知道我计算的n位数字是准确的?
当前回答
你可以试着计算sin(/2)(或者cos(/2))使用sin和cos的(相当)快速收敛幂级数。(更好的方法是:使用各种加倍公式计算更接近x=0的值,从而加快收敛速度。)
顺便说一句,对于tan(x)来说,比使用级数更好的是,计算cos(x)作为一个黑盒(例如,你可以使用上面的泰勒级数)是通过牛顿做根查找。当然还有更好的算法,但如果你不想验证大量的数字,这就足够了(而且实现起来并不复杂,你只需要一点微积分就能理解它为什么有效)。
其他回答
泰勒级数是一种近似的方法。如前所述,它收敛得很慢。
泰勒级数的部分和可以被证明在离圆周率真值的下一项的乘数之内。
其他近似圆周率的方法也有类似的方法来计算最大误差。
我们知道这一点,因为我们可以用数学证明它。
有一个算法对arctan进行数字计算,只是为了回答这个问题,pi = 4 arctan 1:)
毫无疑问,为了你的目的(我认为这只是一个编程练习),最好的方法是将你的结果与网络上的圆周率数字列表进行核对。
我们怎么知道这些值是正确的呢?我可以说有计算机科学的方法来证明一个算法的实现是正确的。
从更实际的角度来说,如果不同的人使用不同的算法,并且他们都同意(选一个数字)小数点后十位(百万个,随便什么),那应该会给你一种温暖而模糊的感觉,他们是对的。
历史上,威廉·尚克斯在1873年将圆周率精确到小数点后707位。可怜的家伙,他从小数点后528位开始算错了。
非常有趣的是,1995年发布了一种算法,它可以直接计算圆周率的第n位(以16为底),而不需要计算之前的所有数字!
最后,我希望你最初的算法不是/4 = 1 - 1/3 + 1/5 - 1/7 +…这可能是最简单的编程方式,但也是最慢的编程方式之一。请查看维基百科上关于圆周率的文章,以获得更快的方法。
你可以试着计算sin(/2)(或者cos(/2))使用sin和cos的(相当)快速收敛幂级数。(更好的方法是:使用各种加倍公式计算更接近x=0的值,从而加快收敛速度。)
顺便说一句,对于tan(x)来说,比使用级数更好的是,计算cos(x)作为一个黑盒(例如,你可以使用上面的泰勒级数)是通过牛顿做根查找。当然还有更好的算法,但如果你不想验证大量的数字,这就足够了(而且实现起来并不复杂,你只需要一点微积分就能理解它为什么有效)。
您可以使用多种方法,看看它们是否收敛到相同的答案。或者从网上抓一些。Chudnovsky算法通常被用作计算圆周率的一种非常快速的方法。http://www.craig-wood.com/nick/articles/pi-chudnovsky/