htswanalysis/MACS/lib/gsl/gsl-1.11/roots/bisection.c

   1 /* roots/bisection.c
   2  *
   3  * Copyright (C) 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2007 Reid Priedhorsky, Brian Gough
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7  * the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or (at
   8  * your option) any later version.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13  * General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301, USA.
  18  */
  19
  20
  21 /* bisection.c -- bisection root finding algorithm */
  22
  23 #include <config.h>
  24
  25 #include <stddef.h>
  26 #include <stdlib.h>
  27 #include <stdio.h>
  28 #include <math.h>
  29 #include <float.h>
  30
  31 #include <gsl/gsl_math.h>
  32 #include <gsl/gsl_errno.h>
  33 #include <gsl/gsl_roots.h>
  34
  35 #include "roots.h"
  36
  37 typedef struct
  38   {
  39     double f_lower, f_upper;
  40   }
  41 bisection_state_t;
  42
  43 static int bisection_init (void * vstate, gsl_function * f, double * root, double x_lower, double x_upper);
  44 static int bisection_iterate (void * vstate, gsl_function * f, double * root, double * x_lower, double * x_upper);
  45
  46 static int
  47 bisection_init (void * vstate, gsl_function * f, double * root, double x_lower, double x_upper)
  48 {
  49   bisection_state_t * state = (bisection_state_t *) vstate;
  50
  51   double f_lower, f_upper ;
  52
  53   *root = 0.5 * (x_lower + x_upper) ;
  54
  55   SAFE_FUNC_CALL (f, x_lower, &f_lower);
  56   SAFE_FUNC_CALL (f, x_upper, &f_upper);
  57
  58   state->f_lower = f_lower;
  59   state->f_upper = f_upper;
  60
  61   if ((f_lower < 0.0 && f_upper < 0.0) || (f_lower > 0.0 && f_upper > 0.0))
  62     {
  63       GSL_ERROR ("endpoints do not straddle y=0", GSL_EINVAL);
  64     }
  65
  66   return GSL_SUCCESS;
  67
  68 }
  69
  70 static int
  71 bisection_iterate (void * vstate, gsl_function * f, double * root, double * x_lower, double * x_upper)
  72 {
  73   bisection_state_t * state = (bisection_state_t *) vstate;
  74
  75   double x_bisect, f_bisect;
  76
  77   const double x_left = *x_lower ;
  78   const double x_right = *x_upper ;
  79
  80   const double f_lower = state->f_lower;
  81   const double f_upper = state->f_upper;
  82
  83   if (f_lower == 0.0)
  84     {
  85       *root = x_left ;
  86       *x_upper = x_left;
  87       return GSL_SUCCESS;
  88     }
  89
  90   if (f_upper == 0.0)
  91     {
  92       *root = x_right ;
  93       *x_lower = x_right;
  94       return GSL_SUCCESS;
  95     }
  96
  97   x_bisect = (x_left + x_right) / 2.0;
  98
  99   SAFE_FUNC_CALL (f, x_bisect, &f_bisect);
 100
 101   if (f_bisect == 0.0)
 102     {
 103       *root = x_bisect;
 104       *x_lower = x_bisect;
 105       *x_upper = x_bisect;
 106       return GSL_SUCCESS;
 107     }
 108
 109   /* Discard the half of the interval which doesn't contain the root. */
 110
 111   if ((f_lower > 0.0 && f_bisect < 0.0) || (f_lower < 0.0 && f_bisect > 0.0))
 112     {
 113       *root = 0.5 * (x_left + x_bisect) ;
 114       *x_upper = x_bisect;
 115       state->f_upper = f_bisect;
 116     }
 117   else
 118     {
 119       *root = 0.5 * (x_bisect + x_right) ;
 120       *x_lower = x_bisect;
 121       state->f_lower = f_bisect;
 122     }
 123
 124   return GSL_SUCCESS;
 125 }
 126
 127
 128 static const gsl_root_fsolver_type bisection_type =
 129 {"bisection",                           /* name */
 130  sizeof (bisection_state_t),
 131  &bisection_init,
 132  &bisection_iterate};
 133
 134 const gsl_root_fsolver_type  * gsl_root_fsolver_bisection = &bisection_type;