数値の n 乗根を計算する関数を Java で作成しようとしています。これにはニュートン法を使用しています。ただし、ユーザーは必要な精度の桁数を指定できる必要があります。私の答えが完全に正しいとは限らないため、これは私が問題を抱えている部分です。関連するコードはhttp://pastebin.com/d3rdpLW8です。このコードを修正して、少なくとも p 桁の精度の答えが常に得られるようにするにはどうすればよいでしょうか? （必要以上の作業はしません）
import java.util.Random;
public final class Compute {
private Compute() {
}
public static void main(String[] args) {
Random rand = new Random(1230);
for (int i = 0; i < 500000; i++) {
double k = rand.nextDouble()/100;
int n = (int)(rand.nextDouble() * 20) + 1;
int p = (int)(rand.nextDouble() * 10) + 1;
double math = n == 0 ? 1d : Math.pow(k, 1d / n);
double compute = Compute.root(n, k, p);
if(!String.format("%."+p+"f", math).equals(String.format("%."+p+"f", compute))) {
System.out.println(String.format("%."+p+"f", math));
System.out.println(String.format("%."+p+"f", compute));
System.out.println(math + " " + compute + " " + p);
}
}
}
/**
* Returns the n-th root of a positive double k, accurate to p decimal
* digits.
*
* @param n
* the degree of the root.
* @param k
* the number to be rooted.
* @param p
* the decimal digit precision.
* @return the n-th root of k
*/
public static double root(int n, double k, int p) {
double epsilon = pow(0.1, p+2);
double approx = estimate_root(n, k);
double approx_prev;
do {
approx_prev = approx;
// f(x) / f'(x) = (x^n - k) / (n * x^(n-1)) = (x - k/x^(n-1)) / n
approx -= (approx - k / pow(approx, n-1)) / n;
} while (abs(approx - approx_prev) > epsilon);
return approx;
}
private static double pow(double x, int y) {
if (y == 0)
return 1d;
if (y == 1)
return x;
double k = pow(x * x, y >> 1);
return (y & 1) == 0 ? k : k * x;
}
private static double abs(double x) {
return Double.longBitsToDouble((Double.doubleToLongBits(x) << 1) >>> 1);
}
private static double estimate_root(int n, double k) {
// Extract the exponent from k.
long exp = (Double.doubleToLongBits(k) & 0x7ff0000000000000L);
// Format the exponent properly.
int D = (int) ((exp >> 52) - 1023);
// Calculate and return 2^(D/n).
return Double.longBitsToDouble((D / n + 1023L) << 52);
}
}