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gforth: gforth/complex.fs


1 : anton 1.2 \ complex numbers
2 :    
3 :     \ Copyright (C) 2005 Free Software Foundation, Inc.
4 :    
5 :     \ This file is part of Gforth.
6 :    
7 :     \ Gforth is free software; you can redistribute it and/or
8 :     \ modify it under the terms of the GNU General Public License
9 :     \ as published by the Free Software Foundation; either version 2
10 :     \ of the License, or (at your option) any later version.
11 :    
12 :     \ This program is distributed in the hope that it will be useful,
13 :     \ but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14 :     \ MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
15 :     \ GNU General Public License for more details.
16 :    
17 :     \ You should have received a copy of the GNU General Public License
18 :     \ along with this program; if not, write to the Free Software
19 :     \ Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111, USA.
20 :    
21 : pazsan 1.1 \ *** Complex arithmetic *** 23sep91py
22 :    
23 :     : complex' 2* floats ;
24 :     : complex+ float+ float+ ;
25 :    
26 :     \ simple operations 02mar05py
27 :    
28 :     : fl> f@local0 lp+ ;
29 :    
30 :     : zdup fover fover ;
31 :     : zdrop fdrop fdrop ;
32 :     : zover 3 fpick 3 fpick ;
33 :     : z>r f>l f>l ;
34 :     : zr> fl> fl> ;
35 :     : zswap frot f>l frot fl> ;
36 :     : zpick 2* 1+ >r r@ fpick r> fpick ;
37 :     \ : zpin 2* 1+ >r r@ fpin r> fpin ;
38 :     : zdepth fdepth 2/ ;
39 :     : zrot z>r zswap zr> zswap ;
40 :     : z-rot zswap z>r zswap zr> ;
41 :     : z@ dup >r f@ r> float+ f@ ;
42 :     : z! dup >r float+ f! r> f! ;
43 :    
44 :     \ simple operations 02mar05py
45 :     : z+ frot f+ f>l f+ fl> ;
46 :     : z- fnegate frot f+ f>l f- fl> ;
47 :     : zr- frot f- f>l fswap f- fl> ;
48 :     : x+ frot f+ fswap ;
49 :     : x- fnegate x+ ;
50 :     : z* fdup 4 fpick f* f>l fover 3 fpick f* f>l
51 :     f>l fswap fl> f* f>l f* fl> f- fl> fl> f+ ;
52 :     : zscale ftuck f* f>l f* fl> ;
53 :    
54 :     \ simple operations 02mar05py
55 :    
56 :     : znegate fnegate fswap fnegate fswap ;
57 :     : zconj fnegate ;
58 :     : z*i fnegate fswap ;
59 :     : z/i fswap fnegate ;
60 :     : zsqabs fdup f* fswap fdup f* f+ ;
61 :     : 1/z zconj zdup zsqabs 1/f zscale ;
62 :     : z/ 1/z z* ;
63 :     : |z| zsqabs fsqrt ;
64 :     : zabs |z| 0e ;
65 :     : z2/ f2/ f>l f2/ fl> ;
66 :     : z2* f2* f>l f2* fl> ;
67 :    
68 :     : >polar ( z -- r theta ) zdup |z| fswap frot fatan2 ;
69 :     : polar> ( r theta -- z ) fsincos frot zscale fswap ;
70 :    
71 :     \ zexp zln 02mar05py
72 :    
73 :     : zexp fsincos fswap frot fexp zscale ;
74 :     : pln zdup fswap fatan2 frot frot |z| fln fswap ;
75 :     : zln >polar fswap fln fswap ;
76 :    
77 :     : z0= f0= >r f0= r> and ;
78 :     : zsqrt zdup z0= 0= IF
79 :     fdup f0= IF fdrop fsqrt 0e EXIT THEN
80 :     zln z2/ zexp THEN ;
81 :     : z** zswap zln z* zexp ;
82 :     \ Test: Fibonacci-Zahlen
83 :     1e 5e fsqrt f+ f2/ fconstant g 1e g f- fconstant -h
84 :     : zfib zdup z>r g 0e zswap z**
85 :     zr> zswap z>r -h 0e zswap z** znegate zr> z+
86 :     [ g -h f- 1/f ] FLiteral zscale ;
87 :    
88 :     \ complexe Operationen 02mar05py
89 :    
90 :     : zsinh zexp zdup 1/z z- z2/ ;
91 :     : zcosh zexp zdup 1/z z+ z2/ ;
92 :     : ztanh z2* zexp zdup 1e 0e z- zswap 1e 0e z+ z/ ;
93 :    
94 :     : zsin z*i zsinh z/i ;
95 :     : zcos z*i zcosh ;
96 :     : ztan z*i ztanh z/i ;
97 :    
98 :     : Real fdrop ;
99 :     : Imag fnip ;
100 :    
101 :     : Re Real 0e ;
102 :     : Im Imag 0e ;
103 :    
104 :     \ complexe Operationen 02mar05py
105 :    
106 :     : zasinh zdup 1e f+ zover 1e f- z* zsqrt z+ pln ;
107 :     : zacosh zdup 1e x- z2/ zsqrt zswap 1e x+ z2/ zsqrt z+
108 :     pln z2* ;
109 :     : zatanh zdup 1e x+ zln zswap 1e x- znegate pln z- z2/ ;
110 :     : zacoth znegate zdup 1e x- pln zswap 1e x+ pln z- z2/ ;
111 :    
112 :     pi f2/ FConstant pi/2
113 :    
114 :     : zasin ( f: z -- -iln[iz+sqrt[1-z^~2]] ) z*i zasinh z/i ;
115 :     : zacos ( f: z -- pi/2-asin[z] ) pi/2 0e zswap zasin z- ;
116 :     : zatan ( f: z -- [ln[1+iz]-ln[1-iz]]/2i ) z*i zatanh z/i ;
117 :     : zacot ( f: z -- [ln[[z+i]/[z-i]]/2i ) z*i zacoth z/i ;
118 :    
119 :     \ Ausgabe 24sep05py
120 :    
121 :     Defer fc. ' f. IS fc.
122 :     : z. zdup z0= IF zdrop ." 0 " exit THEN
123 :     fdup f0= IF fdrop fc. exit THEN fswap
124 :     fdup f0= IF fdrop
125 :     ELSE fc.
126 :     fdup f0> IF ." +" THEN THEN
127 :     fc. ." i " ;
128 :     : z.s zdepth 0 ?DO i zpick zswap z>r z. zr> LOOP ;

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