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Improve accuracy for complex powers with small negative integer exponents

Aberta
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interpreter-core type-feature
Linguagem predominante
Python
Estrelas
77.2k
Forks
36k
Métricas de merge de PRs
Métricas de PR pendentes

Descrição

Feature or enhancement

Proposal:

Currently we compute such powers as (1+0j)/z**(-n) (unless absolute value of n is too big to use specialized algorithm for integer exponents). This approach, however, introduce huge accuracy loss due to underflows in division.

For example:

>>> from gmpy2 import *                                                                                                                    
>>> import math                                                                                                                            
>>> x, y = map(float.fromhex, ['0x1.47e9c711723f5p+81',                                                                                    
...                            '0x1.38afd1168e49fp+85'])
>>> z = complex(x, y)                                                                                                                      
>>> pr = pow(z, -12); pr                                                                                                                   
0j
>>> pr2 = pow((1/z), 12); pr2                                                                                                              
(5.562684646267994e-309+5.56268464626799e-309j)
>>> gr = complex(pow(mpc(z), -12))                                                                                                         
>>> abs((pr2-gr).real)/math.ulp(gr.real)                                                                                                   
2.0
>>> abs((pr2-gr).imag)/math.ulp(gr.imag)                                                                                                   
2.0

Using instead ((1+0j)/z)**(-n) reduced error in this example from ~1e15 ULP to 2ULP. Note that, generic power algorithm is not affected by this issue:

>>> import _testcapi
>>> pr3 = _testcapi._py_c_pow(z, -12)[0]; pr3
(5.56268464626801e-309+5.56268464626799e-309j)
>>> abs((pr3-gr).real)/math.ulp(gr.real)
1.0
>>> abs((pr3-gr).imag)/math.ulp(gr.imag)
2.0
Has this already been discussed elsewhere?

This is a minor feature, which does not need previous discussion elsewhere

Links to previous discussion of this feature:

No response

Linked PRs
  • gh-156757
  • gh-156968

Guia de contribuição

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Primeiros passos

  1. Leia a issue inteira e depois o guia de contribuição do projeto.
  2. Comente na issue dizendo que vai assumir — evita que duas pessoas façam o mesmo trabalho.
  3. Faça um fork do repositório e trabalhe em uma branch.
  4. Abra um pull request que referencie o número da issue.

Direção de pesquisa

Comece pelos caminhos de potência complexa exercitados por pow(z, -12) e _testcapi._py_c_pow, comparando-os com pow((1/z), 12) e com o resultado de mpc mostrado no reproducer. O trabalho estará concluído quando evitar a perda de precisão causada por underflow no exemplo; revise as PRs vinculadas gh-156757 e gh-156968 antes de prosseguir.

Escrita pelo modelo de indexação a partir do texto da issue.

Avaliação

Stack de tecnologia
python
Domínio
backend
Tipo de issue
Funcionalidade
Dificuldade
4/5
Tempo estimado
3-5 dias
Status de atividade
Estagnada
Clareza
Razoavelmente clara
Facilidade para iniciantes
25/100

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