Revert "[llvm] Improve llvm.objectsize computation by computing GEP, alloca and mallo...
[llvm-project.git] / libc / AOR_v20.02 / math / tools / remez.jl
blobbf934f4a7c115121c2bf8ea0cce3d5eece242f4e
1 #!/usr/bin/env julia
2 # -*- julia -*-
4 # remez.jl - implementation of the Remez algorithm for polynomial approximation
6 # Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
7 # See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
8 # SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
10 import Base.\
12 # ----------------------------------------------------------------------
13 # Helper functions to cope with different Julia versions.
14 if VERSION >= v"0.7.0"
15     array1d(T, d) = Array{T, 1}(undef, d)
16     array2d(T, d1, d2) = Array{T, 2}(undef, d1, d2)
17 else
18     array1d(T, d) = Array(T, d)
19     array2d(T, d1, d2) = Array(T, d1, d2)
20 end
21 if VERSION < v"0.5.0"
22     String = ASCIIString
23 end
24 if VERSION >= v"0.6.0"
25     # Use Base.invokelatest to run functions made using eval(), to
26     # avoid "world age" error
27     run(f, x...) = Base.invokelatest(f, x...)
28 else
29     # Prior to 0.6.0, invokelatest doesn't exist (but fortunately the
30     # world age problem also doesn't seem to exist)
31     run(f, x...) = f(x...)
32 end
34 # ----------------------------------------------------------------------
35 # Global variables configured by command-line options.
36 floatsuffix = "" # adjusted by --floatsuffix
37 xvarname = "x" # adjusted by --variable
38 epsbits = 256 # adjusted by --bits
39 debug_facilities = Set() # adjusted by --debug
40 full_output = false # adjusted by --full
41 array_format = false # adjusted by --array
42 preliminary_commands = array1d(String, 0) # adjusted by --pre
44 # ----------------------------------------------------------------------
45 # Diagnostic and utility functions.
47 # Enable debugging printouts from a particular subpart of this
48 # program.
50 # Arguments:
51 #    facility   Name of the facility to debug. For a list of facility names,
52 #               look through the code for calls to debug().
54 # Return value is a BigFloat.
55 function enable_debug(facility)
56     push!(debug_facilities, facility)
57 end
59 # Print a diagnostic.
61 # Arguments:
62 #    facility   Name of the facility for which this is a debug message.
63 #    printargs  Arguments to println() if debugging of that facility is
64 #               enabled.
65 macro debug(facility, printargs...)
66     printit = quote
67         print("[", $facility, "] ")
68     end
69     for arg in printargs
70         printit = quote
71             $printit
72             print($(esc(arg)))
73         end
74     end
75     return quote
76         if $facility in debug_facilities
77             $printit
78             println()
79         end
80     end
81 end
83 # Evaluate a polynomial.
85 # Arguments:
86 #    coeffs   Array of BigFloats giving the coefficients of the polynomial.
87 #             Starts with the constant term, i.e. coeffs[i] is the
88 #             coefficient of x^(i-1) (because Julia arrays are 1-based).
89 #    x        Point at which to evaluate the polynomial.
91 # Return value is a BigFloat.
92 function poly_eval(coeffs::Array{BigFloat}, x::BigFloat)
93     n = length(coeffs)
94     if n == 0
95         return BigFloat(0)
96     elseif n == 1
97         return coeffs[1]
98     else
99         return coeffs[1] + x * poly_eval(coeffs[2:n], x)
100     end
103 # Evaluate a rational function.
105 # Arguments:
106 #    ncoeffs  Array of BigFloats giving the coefficients of the numerator.
107 #             Starts with the constant term, and 1-based, as above.
108 #    dcoeffs  Array of BigFloats giving the coefficients of the denominator.
109 #             Starts with the constant term, and 1-based, as above.
110 #    x        Point at which to evaluate the function.
112 # Return value is a BigFloat.
113 function ratfn_eval(ncoeffs::Array{BigFloat}, dcoeffs::Array{BigFloat},
114                     x::BigFloat)
115     return poly_eval(ncoeffs, x) / poly_eval(dcoeffs, x)
118 # Format a BigFloat into an appropriate output format.
119 # Arguments:
120 #    x        BigFloat to format.
122 # Return value is a string.
123 function float_to_str(x)
124     return string(x) * floatsuffix
127 # Format a polynomial into an arithmetic expression, for pasting into
128 # other tools such as gnuplot.
130 # Arguments:
131 #    coeffs   Array of BigFloats giving the coefficients of the polynomial.
132 #             Starts with the constant term, and 1-based, as above.
134 # Return value is a string.
135 function poly_to_string(coeffs::Array{BigFloat})
136     n = length(coeffs)
137     if n == 0
138         return "0"
139     elseif n == 1
140         return float_to_str(coeffs[1])
141     else
142         return string(float_to_str(coeffs[1]), "+", xvarname, "*(",
143                       poly_to_string(coeffs[2:n]), ")")
144     end
147 # Format a rational function into a string.
149 # Arguments:
150 #    ncoeffs  Array of BigFloats giving the coefficients of the numerator.
151 #             Starts with the constant term, and 1-based, as above.
152 #    dcoeffs  Array of BigFloats giving the coefficients of the denominator.
153 #             Starts with the constant term, and 1-based, as above.
155 # Return value is a string.
156 function ratfn_to_string(ncoeffs::Array{BigFloat}, dcoeffs::Array{BigFloat})
157     if length(dcoeffs) == 1 && dcoeffs[1] == 1
158         # Special case: if the denominator is just 1, leave it out.
159         return poly_to_string(ncoeffs)
160     else
161         return string("(", poly_to_string(ncoeffs), ")/(",
162                       poly_to_string(dcoeffs), ")")
163     end
166 # Format a list of x,y pairs into a string.
168 # Arguments:
169 #    xys      Array of (x,y) pairs of BigFloats.
171 # Return value is a string.
172 function format_xylist(xys::Array{Tuple{BigFloat,BigFloat}})
173     return ("[\n" *
174             join(["  "*string(x)*" -> "*string(y) for (x,y) in xys], "\n") *
175             "\n]")
178 # ----------------------------------------------------------------------
179 # Matrix-equation solver for matrices of BigFloat.
181 # I had hoped that Julia's type-genericity would allow me to solve the
182 # matrix equation Mx=V by just writing 'M \ V'. Unfortunately, that
183 # works by translating the inputs into double precision and handing
184 # off to an optimised library, which misses the point when I have a
185 # matrix and vector of BigFloat and want my result in _better_ than
186 # double precision. So I have to implement my own specialisation of
187 # the \ operator for that case.
189 # Fortunately, the point of using BigFloats is that we have precision
190 # to burn, so I can do completely naïve Gaussian elimination without
191 # worrying about instability.
193 # Arguments:
194 #    matrix_in    2-dimensional array of BigFloats, representing a matrix M
195 #                 in row-first order, i.e. matrix_in[r,c] represents the
196 #                 entry in row r col c.
197 #    vector_in    1-dimensional array of BigFloats, representing a vector V.
199 # Return value: a 1-dimensional array X of BigFloats, satisfying M X = V.
201 # Expects the input to be an invertible square matrix and a vector of
202 # the corresponding size, on pain of failing an assertion.
203 function \(matrix_in :: Array{BigFloat,2},
204            vector_in :: Array{BigFloat,1})
205     # Copy the inputs, because we'll be mutating them as we go.
206     M = copy(matrix_in)
207     V = copy(vector_in)
209     # Input consistency criteria: matrix is square, and vector has
210     # length to match.
211     n = length(V)
212     @assert(n > 0)
213     @assert(size(M) == (n,n))
215     @debug("gausselim", "starting, n=", n)
217     for i = 1:1:n
218         # Straightforward Gaussian elimination: find the largest
219         # non-zero entry in column i (and in a row we haven't sorted
220         # out already), swap it into row i, scale that row to
221         # normalise it to 1, then zero out the rest of the column by
222         # subtracting a multiple of that row from each other row.
224         @debug("gausselim", "matrix=", repr(M))
225         @debug("gausselim", "vector=", repr(V))
227         # Find the best pivot.
228         bestrow = 0
229         bestval = 0
230         for j = i:1:n
231             if abs(M[j,i]) > bestval
232                 bestrow = j
233                 bestval = M[j,i]
234             end
235         end
236         @assert(bestrow > 0) # make sure we did actually find one
238         @debug("gausselim", "bestrow=", bestrow)
240         # Swap it into row i.
241         if bestrow != i
242             for k = 1:1:n
243                 M[bestrow,k],M[i,k] = M[i,k],M[bestrow,k]
244             end
245             V[bestrow],V[i] = V[i],V[bestrow]
246         end
248         # Scale that row so that M[i,i] becomes 1.
249         divisor = M[i,i]
250         for k = 1:1:n
251             M[i,k] = M[i,k] / divisor
252         end
253         V[i] = V[i] / divisor
254         @assert(M[i,i] == 1)
256         # Zero out all other entries in column i, by subtracting
257         # multiples of this row.
258         for j = 1:1:n
259             if j != i
260                 factor = M[j,i]
261                 for k = 1:1:n
262                     M[j,k] = M[j,k] - M[i,k] * factor
263                 end
264                 V[j] = V[j] - V[i] * factor
265                 @assert(M[j,i] == 0)
266             end
267         end
268     end
270     @debug("gausselim", "matrix=", repr(M))
271     @debug("gausselim", "vector=", repr(V))
272     @debug("gausselim", "done!")
274     # Now we're done: M is the identity matrix, so the equation Mx=V
275     # becomes just x=V, i.e. V is already exactly the vector we want
276     # to return.
277     return V
280 # ----------------------------------------------------------------------
281 # Least-squares fitting of a rational function to a set of (x,y)
282 # points.
284 # We use this to get an initial starting point for the Remez
285 # iteration. Therefore, it doesn't really need to be particularly
286 # accurate; it only needs to be good enough to wiggle back and forth
287 # across the target function the right number of times (so as to give
288 # enough error extrema to start optimising from) and not have any
289 # poles in the target interval.
291 # Least-squares fitting of a _polynomial_ is actually a sensible thing
292 # to do, and minimises the rms error. Doing the following trick with a
293 # rational function P/Q is less sensible, because it cannot be made to
294 # minimise the error function (P/Q-f)^2 that you actually wanted;
295 # instead it minimises (P-fQ)^2. But that should be good enough to
296 # have the properties described above.
298 # Some theory: suppose you're trying to choose a set of parameters a_i
299 # so as to minimise the sum of squares of some error function E_i.
300 # Basic calculus says, if you do this in one variable, just
301 # differentiate and solve for zero. In this case, that works fine even
302 # with multiple variables, because you _partially_ differentiate with
303 # respect to each a_i, giving a system of equations, and that system
304 # turns out to be linear so we just solve it as a matrix.
306 # In this case, our parameters are the coefficients of P and Q; to
307 # avoid underdetermining the system we'll fix Q's constant term at 1,
308 # so that our error function (as described above) is
310 # E = \sum (p_0 + p_1 x + ... + p_n x^n - y - y q_1 x - ... - y q_d x^d)^2
312 # where the sum is over all (x,y) coordinate pairs. Setting dE/dp_j=0
313 # (for each j) gives an equation of the form
315 # 0 = \sum 2(p_0 + p_1 x + ... + p_n x^n - y - y q_1 x - ... - y q_d x^d) x^j
317 # and setting dE/dq_j=0 gives one of the form
319 # 0 = \sum 2(p_0 + p_1 x + ... + p_n x^n - y - y q_1 x - ... - y q_d x^d) y x^j
321 # And both of those row types, treated as multivariate linear
322 # equations in the p,q values, have each coefficient being a value of
323 # the form \sum x^i, \sum y x^i or \sum y^2 x^i, for various i. (Times
324 # a factor of 2, but we can throw that away.) So we can go through the
325 # list of input coordinates summing all of those things, and then we
326 # have enough information to construct our matrix and solve it
327 # straight off for the rational function coefficients.
329 # Arguments:
330 #    f        The function to be approximated. Maps BigFloat -> BigFloat.
331 #    xvals    Array of BigFloats, giving the list of x-coordinates at which
332 #             to evaluate f.
333 #    n        Degree of the numerator polynomial of the desired rational
334 #             function.
335 #    d        Degree of the denominator polynomial of the desired rational
336 #             function.
337 #    w        Error-weighting function. Takes two BigFloat arguments x,y
338 #             and returns a scaling factor for the error at that location.
339 #             A larger value indicates that the error should be given
340 #             greater weight in the square sum we try to minimise.
341 #             If unspecified, defaults to giving everything the same weight.
343 # Return values: a pair of arrays of BigFloats (N,D) giving the
344 # coefficients of the returned rational function. N has size n+1; D
345 # has size d+1. Both start with the constant term, i.e. N[i] is the
346 # coefficient of x^(i-1) (because Julia arrays are 1-based). D[1] will
347 # be 1.
348 function ratfn_leastsquares(f::Function, xvals::Array{BigFloat}, n, d,
349                             w = (x,y)->BigFloat(1))
350     # Accumulate sums of x^i y^j, for j={0,1,2} and a range of x.
351     # Again because Julia arrays are 1-based, we'll have sums[i,j]
352     # being the sum of x^(i-1) y^(j-1).
353     maxpow = max(n,d) * 2 + 1
354     sums = zeros(BigFloat, maxpow, 3)
355     for x = xvals
356         y = f(x)
357         weight = w(x,y)
358         for i = 1:1:maxpow
359             for j = 1:1:3
360                 sums[i,j] += x^(i-1) * y^(j-1) * weight
361             end
362         end
363     end
365     @debug("leastsquares", "sums=", repr(sums))
367     # Build the matrix. We're solving n+d+1 equations in n+d+1
368     # unknowns. (We actually have to return n+d+2 coefficients, but
369     # one of them is hardwired to 1.)
370     matrix = array2d(BigFloat, n+d+1, n+d+1)
371     vector = array1d(BigFloat, n+d+1)
372     for i = 0:1:n
373         # Equation obtained by differentiating with respect to p_i,
374         # i.e. the numerator coefficient of x^i.
375         row = 1+i
376         for j = 0:1:n
377             matrix[row, 1+j] = sums[1+i+j, 1]
378         end
379         for j = 1:1:d
380             matrix[row, 1+n+j] = -sums[1+i+j, 2]
381         end
382         vector[row] = sums[1+i, 2]
383     end
384     for i = 1:1:d
385         # Equation obtained by differentiating with respect to q_i,
386         # i.e. the denominator coefficient of x^i.
387         row = 1+n+i
388         for j = 0:1:n
389             matrix[row, 1+j] = sums[1+i+j, 2]
390         end
391         for j = 1:1:d
392             matrix[row, 1+n+j] = -sums[1+i+j, 3]
393         end
394         vector[row] = sums[1+i, 3]
395     end
397     @debug("leastsquares", "matrix=", repr(matrix))
398     @debug("leastsquares", "vector=", repr(vector))
400     # Solve the matrix equation.
401     all_coeffs = matrix \ vector
403     @debug("leastsquares", "all_coeffs=", repr(all_coeffs))
405     # And marshal the results into two separate polynomial vectors to
406     # return.
407     ncoeffs = all_coeffs[1:n+1]
408     dcoeffs = vcat([1], all_coeffs[n+2:n+d+1])
409     return (ncoeffs, dcoeffs)
412 # ----------------------------------------------------------------------
413 # Golden-section search to find a maximum of a function.
415 # Arguments:
416 #    f        Function to be maximised/minimised. Maps BigFloat -> BigFloat.
417 #    a,b,c    BigFloats bracketing a maximum of the function.
419 # Expects:
420 #    a,b,c are in order (either a<=b<=c or c<=b<=a)
421 #    a != c             (but b can equal one or the other if it wants to)
422 #    f(a) <= f(b) >= f(c)
424 # Return value is an (x,y) pair of BigFloats giving the extremal input
425 # and output. (That is, y=f(x).)
426 function goldensection(f::Function, a::BigFloat, b::BigFloat, c::BigFloat)
427     # Decide on a 'good enough' threshold.
428     threshold = abs(c-a) * 2^(-epsbits/2)
430     # We'll need the golden ratio phi, of course. Or rather, in this
431     # case, we need 1/phi = 0.618...
432     one_over_phi = 2 / (1 + sqrt(BigFloat(5)))
434     # Flip round the interval endpoints so that the interval [a,b] is
435     # at least as large as [b,c]. (Then we can always pick our new
436     # point in [a,b] without having to handle lots of special cases.)
437     if abs(b-a) < abs(c-a)
438         a,  c  = c,  a
439     end
441     # Evaluate the function at the initial points.
442     fa = f(a)
443     fb = f(b)
444     fc = f(c)
446     @debug("goldensection", "starting")
448     while abs(c-a) > threshold
449         @debug("goldensection", "a: ", a, " -> ", fa)
450         @debug("goldensection", "b: ", b, " -> ", fb)
451         @debug("goldensection", "c: ", c, " -> ", fc)
453         # Check invariants.
454         @assert(a <= b <= c || c <= b <= a)
455         @assert(fa <= fb >= fc)
457         # Subdivide the larger of the intervals [a,b] and [b,c]. We've
458         # arranged that this is always [a,b], for simplicity.
459         d = a + (b-a) * one_over_phi
461         # Now we have an interval looking like this (possibly
462         # reversed):
463         #
464         #    a            d       b            c
465         #
466         # and we know f(b) is bigger than either f(a) or f(c). We have
467         # two cases: either f(d) > f(b), or vice versa. In either
468         # case, we can narrow to an interval of 1/phi the size, and
469         # still satisfy all our invariants (three ordered points,
470         # [a,b] at least the width of [b,c], f(a)<=f(b)>=f(c)).
471         fd = f(d)
472         @debug("goldensection", "d: ", d, " -> ", fd)
473         if fd > fb
474             a,  b,  c  = a,  d,  b
475             fa, fb, fc = fa, fd, fb
476             @debug("goldensection", "adb case")
477         else
478             a,  b,  c  = c,  b,  d
479             fa, fb, fc = fc, fb, fd
480             @debug("goldensection", "cbd case")
481         end
482     end
484     @debug("goldensection", "done: ", b, " -> ", fb)
485     return (b, fb)
488 # ----------------------------------------------------------------------
489 # Find the extrema of a function within a given interval.
491 # Arguments:
492 #    f         The function to be approximated. Maps BigFloat -> BigFloat.
493 #    grid      A set of points at which to evaluate f. Must be high enough
494 #              resolution to make extrema obvious.
496 # Returns an array of (x,y) pairs of BigFloats, with each x,y giving
497 # the extremum location and its value (i.e. y=f(x)).
498 function find_extrema(f::Function, grid::Array{BigFloat})
499     len = length(grid)
500     extrema = array1d(Tuple{BigFloat, BigFloat}, 0)
501     for i = 1:1:len
502         # We have to provide goldensection() with three points
503         # bracketing the extremum. If the extremum is at one end of
504         # the interval, then the only way we can do that is to set two
505         # of the points equal (which goldensection() will cope with).
506         prev = max(1, i-1)
507         next = min(i+1, len)
509         # Find our three pairs of (x,y) coordinates.
510         xp, xi, xn = grid[prev], grid[i], grid[next]
511         yp, yi, yn = f(xp), f(xi), f(xn)
513         # See if they look like an extremum, and if so, ask
514         # goldensection() to give a more exact location for it.
515         if yp <= yi >= yn
516             push!(extrema, goldensection(f, xp, xi, xn))
517         elseif yp >= yi <= yn
518             x, y = goldensection(x->-f(x), xp, xi, xn)
519             push!(extrema, (x, -y))
520         end
521     end
522     return extrema
525 # ----------------------------------------------------------------------
526 # Winnow a list of a function's extrema to give a subsequence of a
527 # specified length, with the extrema in the subsequence alternating
528 # signs, and with the smallest absolute value of an extremum in the
529 # subsequence as large as possible.
531 # We do this using a dynamic-programming approach. We work along the
532 # provided array of extrema, and at all times, we track the best set
533 # of extrema we have so far seen for each possible (length, sign of
534 # last extremum) pair. Each new extremum is evaluated to see whether
535 # it can be added to any previously seen best subsequence to make a
536 # new subsequence that beats the previous record holder in its slot.
538 # Arguments:
539 #    extrema   An array of (x,y) pairs of BigFloats giving the input extrema.
540 #    n         Number of extrema required as output.
542 # Returns a new array of (x,y) pairs which is a subsequence of the
543 # original sequence. (So, in particular, if the input was sorted by x
544 # then so will the output be.)
545 function winnow_extrema(extrema::Array{Tuple{BigFloat,BigFloat}}, n)
546     # best[i,j] gives the best sequence so far of length i and with
547     # sign j (where signs are coded as 1=positive, 2=negative), in the
548     # form of a tuple (cost, actual array of x,y pairs).
549     best = fill((BigFloat(0), array1d(Tuple{BigFloat,BigFloat}, 0)), n, 2)
551     for (x,y) = extrema
552         if y > 0
553             sign = 1
554         elseif y < 0
555             sign = 2
556         else
557             # A zero-valued extremum cannot possibly contribute to any
558             # optimal sequence, so we simply ignore it!
559             continue
560         end
562         for i = 1:1:n
563             # See if we can create a new entry for best[i,sign] by
564             # appending our current (x,y) to some previous thing.
565             if i == 1
566                 # Special case: we don't store a best zero-length
567                 # sequence :-)
568                 candidate = (abs(y), [(x,y)])
569             else
570                 othersign = 3-sign # map 1->2 and 2->1
571                 oldscore, oldlist = best[i-1, othersign]
572                 newscore = min(abs(y), oldscore)
573                 newlist = vcat(oldlist, [(x,y)])
574                 candidate = (newscore, newlist)
575             end
576             # If our new candidate improves on the previous value of
577             # best[i,sign], then replace it.
578             if candidate[1] > best[i,sign][1]
579                 best[i,sign] = candidate
580             end
581         end
582     end
584     # Our ultimate return value has to be either best[n,1] or
585     # best[n,2], but it could be either. See which one has the higher
586     # score.
587     if best[n,1][1] > best[n,2][1]
588         ret = best[n,1][2]
589     else
590         ret = best[n,2][2]
591     end
592     # Make sure we did actually _find_ a good answer.
593     @assert(length(ret) == n)
594     return ret
597 # ----------------------------------------------------------------------
598 # Construct a rational-function approximation with equal and
599 # alternating weighted deviation at a specific set of x-coordinates.
601 # Arguments:
602 #    f         The function to be approximated. Maps BigFloat -> BigFloat.
603 #    coords    An array of BigFloats giving the x-coordinates. There should
604 #              be n+d+2 of them.
605 #    n, d      The degrees of the numerator and denominator of the desired
606 #              approximation.
607 #    prev_err  A plausible value for the alternating weighted deviation.
608 #              (Required to kickstart a binary search in the nonlinear case;
609 #              see comments below.)
610 #    w         Error-weighting function. Takes two BigFloat arguments x,y
611 #              and returns a scaling factor for the error at that location.
612 #              The returned approximation R should have the minimum possible
613 #              maximum value of abs((f(x)-R(x)) * w(x,f(x))). Optional
614 #              parameter, defaulting to the always-return-1 function.
616 # Return values: a pair of arrays of BigFloats (N,D) giving the
617 # coefficients of the returned rational function. N has size n+1; D
618 # has size d+1. Both start with the constant term, i.e. N[i] is the
619 # coefficient of x^(i-1) (because Julia arrays are 1-based). D[1] will
620 # be 1.
621 function ratfn_equal_deviation(f::Function, coords::Array{BigFloat},
622                                n, d, prev_err::BigFloat,
623                                w = (x,y)->BigFloat(1))
624     @debug("equaldev", "n=", n, " d=", d, " coords=", repr(coords))
625     @assert(length(coords) == n+d+2)
627     if d == 0
628         # Special case: we're after a polynomial. In this case, we
629         # have the particularly easy job of just constructing and
630         # solving a system of n+2 linear equations, to find the n+1
631         # coefficients of the polynomial and also the amount of
632         # deviation at the specified coordinates. Each equation is of
633         # the form
634         #
635         #   p_0 x^0 + p_1 x^1 + ... + p_n x^n ± e/w(x) = f(x)
636         #
637         # in which the p_i and e are the variables, and the powers of
638         # x and calls to w and f are the coefficients.
640         matrix = array2d(BigFloat, n+2, n+2)
641         vector = array1d(BigFloat, n+2)
642         currsign = +1
643         for i = 1:1:n+2
644             x = coords[i]
645             for j = 0:1:n
646                 matrix[i,1+j] = x^j
647             end
648             y = f(x)
649             vector[i] = y
650             matrix[i, n+2] = currsign / w(x,y)
651             currsign = -currsign
652         end
654         @debug("equaldev", "matrix=", repr(matrix))
655         @debug("equaldev", "vector=", repr(vector))
657         outvector = matrix \ vector
659         @debug("equaldev", "outvector=", repr(outvector))
661         ncoeffs = outvector[1:n+1]
662         dcoeffs = [BigFloat(1)]
663         return ncoeffs, dcoeffs
664     else
665         # For a nontrivial rational function, the system of equations
666         # we need to solve becomes nonlinear, because each equation
667         # now takes the form
668         #
669         #   p_0 x^0 + p_1 x^1 + ... + p_n x^n
670         #   --------------------------------- ± e/w(x) = f(x)
671         #     x^0 + q_1 x^1 + ... + q_d x^d
672         #
673         # and multiplying up by the denominator gives you a lot of
674         # terms containing e × q_i. So we can't do this the really
675         # easy way using a matrix equation as above.
676         #
677         # Fortunately, this is a fairly easy kind of nonlinear system.
678         # The equations all become linear if you switch to treating e
679         # as a constant, so a reasonably sensible approach is to pick
680         # a candidate value of e, solve all but one of the equations
681         # for the remaining unknowns, and then see what the error
682         # turns out to be in the final equation. The Chebyshev
683         # alternation theorem guarantees that that error in the last
684         # equation will be anti-monotonic in the input e, so we can
685         # just binary-search until we get the two as close to equal as
686         # we need them.
688         function try_e(e)
689             # Try a given value of e, derive the coefficients of the
690             # resulting rational function by setting up equations
691             # based on the first n+d+1 of the n+d+2 coordinates, and
692             # see what the error turns out to be at the final
693             # coordinate.
694             matrix = array2d(BigFloat, n+d+1, n+d+1)
695             vector = array1d(BigFloat, n+d+1)
696             currsign = +1
697             for i = 1:1:n+d+1
698                 x = coords[i]
699                 y = f(x)
700                 y_adj = y - currsign * e / w(x,y)
701                 for j = 0:1:n
702                     matrix[i,1+j] = x^j
703                 end
704                 for j = 1:1:d
705                     matrix[i,1+n+j] = -x^j * y_adj
706                 end
707                 vector[i] = y_adj
708                 currsign = -currsign
709             end
711             @debug("equaldev", "trying e=", e)
712             @debug("equaldev", "matrix=", repr(matrix))
713             @debug("equaldev", "vector=", repr(vector))
715             outvector = matrix \ vector
717             @debug("equaldev", "outvector=", repr(outvector))
719             ncoeffs = outvector[1:n+1]
720             dcoeffs = vcat([BigFloat(1)], outvector[n+2:n+d+1])
722             x = coords[n+d+2]
723             y = f(x)
724             last_e = (ratfn_eval(ncoeffs, dcoeffs, x) - y) * w(x,y) * -currsign
726             @debug("equaldev", "last e=", last_e)
728             return ncoeffs, dcoeffs, last_e
729         end
731         threshold = 2^(-epsbits/2) # convergence threshold
733         # Start by trying our previous iteration's error value. This
734         # value (e0) will be one end of our binary-search interval,
735         # and whatever it caused the last point's error to be, that
736         # (e1) will be the other end.
737         e0 = prev_err
738         @debug("equaldev", "e0 = ", e0)
739         nc, dc, e1 = try_e(e0)
740         @debug("equaldev", "e1 = ", e1)
741         if abs(e1-e0) <= threshold
742             # If we're _really_ lucky, we hit the error right on the
743             # nose just by doing that!
744             return nc, dc
745         end
746         s = sign(e1-e0)
747         @debug("equaldev", "s = ", s)
749         # Verify by assertion that trying our other interval endpoint
750         # e1 gives a value that's wrong in the other direction.
751         # (Otherwise our binary search won't get a sensible answer at
752         # all.)
753         nc, dc, e2 = try_e(e1)
754         @debug("equaldev", "e2 = ", e2)
755         @assert(sign(e2-e1) == -s)
757         # Now binary-search until our two endpoints narrow enough.
758         local emid
759         while abs(e1-e0) > threshold
760             emid = (e1+e0)/2
761             nc, dc, enew = try_e(emid)
762             if sign(enew-emid) == s
763                 e0 = emid
764             else
765                 e1 = emid
766             end
767         end
769         @debug("equaldev", "final e=", emid)
770         return nc, dc
771     end
774 # ----------------------------------------------------------------------
775 # Top-level function to find a minimax rational-function approximation.
777 # Arguments:
778 #    f         The function to be approximated. Maps BigFloat -> BigFloat.
779 #    interval  A pair of BigFloats giving the endpoints of the interval
780 #              (in either order) on which to approximate f.
781 #    n, d      The degrees of the numerator and denominator of the desired
782 #              approximation.
783 #    w         Error-weighting function. Takes two BigFloat arguments x,y
784 #              and returns a scaling factor for the error at that location.
785 #              The returned approximation R should have the minimum possible
786 #              maximum value of abs((f(x)-R(x)) * w(x,f(x))). Optional
787 #              parameter, defaulting to the always-return-1 function.
789 # Return values: a tuple (N,D,E,X), where
791 #    N,D       A pair of arrays of BigFloats giving the coefficients
792 #              of the returned rational function. N has size n+1; D
793 #              has size d+1. Both start with the constant term, i.e.
794 #              N[i] is the coefficient of x^(i-1) (because Julia
795 #              arrays are 1-based). D[1] will be 1.
796 #    E         The maximum weighted error (BigFloat).
797 #    X         An array of pairs of BigFloats giving the locations of n+2
798 #              points and the weighted error at each of those points. The
799 #              weighted error values will have alternating signs, which
800 #              means that the Chebyshev alternation theorem guarantees
801 #              that any other function of the same degree must exceed
802 #              the error of this one at at least one of those points.
803 function ratfn_minimax(f::Function, interval::Tuple{BigFloat,BigFloat}, n, d,
804                        w = (x,y)->BigFloat(1))
805     # We start off by finding a least-squares approximation. This
806     # doesn't need to be perfect, but if we can get it reasonably good
807     # then it'll save iterations in the refining stage.
808     #
809     # Least-squares approximations tend to look nicer in a minimax
810     # sense if you evaluate the function at a big pile of Chebyshev
811     # nodes rather than uniformly spaced points. These values will
812     # also make a good grid to use for the initial search for error
813     # extrema, so we'll keep them around for that reason too.
815     # Construct the grid.
816     lo, hi = minimum(interval), maximum(interval)
817     local grid
818     let
819         mid = (hi+lo)/2
820         halfwid = (hi-lo)/2
821         nnodes = 16 * (n+d+1)
822         pi = 2*asin(BigFloat(1))
823         grid = [ mid - halfwid * cos(pi*i/nnodes) for i=0:1:nnodes ]
824     end
826     # Find the initial least-squares approximation.
827     (nc, dc) = ratfn_leastsquares(f, grid, n, d, w)
828     @debug("minimax", "initial leastsquares approx = ",
829            ratfn_to_string(nc, dc))
831     # Threshold of convergence. We stop when the relative difference
832     # between the min and max (winnowed) error extrema is less than
833     # this.
834     #
835     # This is set to the cube root of machine epsilon on a more or
836     # less empirical basis, because the rational-function case will
837     # not converge reliably if you set it to only the square root.
838     # (Repeatable by using the --test mode.) On the assumption that
839     # input and output error in each iteration can be expected to be
840     # related by a simple power law (because it'll just be down to how
841     # many leading terms of a Taylor series are zero), the cube root
842     # was the next thing to try.
843     threshold = 2^(-epsbits/3)
845     # Main loop.
846     while true
847         # Find all the error extrema we can.
848         function compute_error(x)
849             real_y = f(x)
850             approx_y = ratfn_eval(nc, dc, x)
851             return (approx_y - real_y) * w(x, real_y)
852         end
853         extrema = find_extrema(compute_error, grid)
854         @debug("minimax", "all extrema = ", format_xylist(extrema))
856         # Winnow the extrema down to the right number, and ensure they
857         # have alternating sign.
858         extrema = winnow_extrema(extrema, n+d+2)
859         @debug("minimax", "winnowed extrema = ", format_xylist(extrema))
861         # See if we've finished.
862         min_err = minimum([abs(y) for (x,y) = extrema])
863         max_err = maximum([abs(y) for (x,y) = extrema])
864         variation = (max_err - min_err) / max_err
865         @debug("minimax", "extremum variation = ", variation)
866         if variation < threshold
867             @debug("minimax", "done!")
868             return nc, dc, max_err, extrema
869         end
871         # If not, refine our function by equalising the error at the
872         # extrema points, and go round again.
873         (nc, dc) = ratfn_equal_deviation(f, map(x->x[1], extrema),
874                                          n, d, max_err, w)
875         @debug("minimax", "refined approx = ", ratfn_to_string(nc, dc))
876     end
879 # ----------------------------------------------------------------------
880 # Check if a polynomial is well-conditioned for accurate evaluation in
881 # a given interval by Horner's rule.
883 # This is true if at every step where Horner's rule computes
884 # (coefficient + x*value_so_far), the constant coefficient you're
885 # adding on is of larger magnitude than the x*value_so_far operand.
886 # And this has to be true for every x in the interval.
888 # Arguments:
889 #    coeffs    The coefficients of the polynomial under test. Starts with
890 #              the constant term, i.e. coeffs[i] is the coefficient of
891 #              x^(i-1) (because Julia arrays are 1-based).
892 #    lo, hi    The bounds of the interval.
894 # Return value: the largest ratio (x*value_so_far / coefficient), at
895 # any step of evaluation, for any x in the interval. If this is less
896 # than 1, the polynomial is at least somewhat well-conditioned;
897 # ideally you want it to be more like 1/8 or 1/16 or so, so that the
898 # relative rounding error accumulated at each step are reduced by
899 # several factors of 2 when the next coefficient is added on.
901 function wellcond(coeffs, lo, hi)
902     x = max(abs(lo), abs(hi))
903     worst = 0
904     so_far = 0
905     for i = length(coeffs):-1:1
906         coeff = abs(coeffs[i])
907         so_far *= x
908         if coeff != 0
909             thisval = so_far / coeff
910             worst = max(worst, thisval)
911             so_far += coeff
912         end
913     end
914     return worst
917 # ----------------------------------------------------------------------
918 # Small set of unit tests.
920 function test()
921     passes = 0
922     fails = 0
924     function approx_eq(x, y, limit=1e-6)
925         return abs(x - y) < limit
926     end
928     function test(condition)
929         if condition
930             passes += 1
931         else
932             println("fail")
933             fails += 1
934         end
935     end
937     # Test Gaussian elimination.
938     println("Gaussian test 1:")
939     m = BigFloat[1 1 2; 3 5 8; 13 34 21]
940     v = BigFloat[1, -1, 2]
941     ret = m \ v
942     println("  ",repr(ret))
943     test(approx_eq(ret[1], 109/26))
944     test(approx_eq(ret[2], -105/130))
945     test(approx_eq(ret[3], -31/26))
947     # Test leastsquares rational functions.
948     println("Leastsquares test 1:")
949     n = 10000
950     a = array1d(BigFloat, n+1)
951     for i = 0:1:n
952         a[1+i] = i/BigFloat(n)
953     end
954     (nc, dc) = ratfn_leastsquares(x->exp(x), a, 2, 2)
955     println("  ",ratfn_to_string(nc, dc))
956     for x = a
957         test(approx_eq(exp(x), ratfn_eval(nc, dc, x), 1e-4))
958     end
960     # Test golden section search.
961     println("Golden section test 1:")
962     x, y = goldensection(x->sin(x),
963                               BigFloat(0), BigFloat(1)/10, BigFloat(4))
964     println("  ", x, " -> ", y)
965     test(approx_eq(x, asin(BigFloat(1))))
966     test(approx_eq(y, 1))
968     # Test extrema-winnowing algorithm.
969     println("Winnow test 1:")
970     extrema = [(x, sin(20*x)*sin(197*x))
971                for x in BigFloat(0):BigFloat(1)/1000:BigFloat(1)]
972     winnowed = winnow_extrema(extrema, 12)
973     println("  ret = ", format_xylist(winnowed))
974     prevx, prevy = -1, 0
975     for (x,y) = winnowed
976         test(x > prevx)
977         test(y != 0)
978         test(prevy * y <= 0) # tolerates initial prevx having no sign
979         test(abs(y) > 0.9)
980         prevx, prevy = x, y
981     end
983     # Test actual minimax approximation.
984     println("Minimax test 1 (polynomial):")
985     (nc, dc, e, x) = ratfn_minimax(x->exp(x), (BigFloat(0), BigFloat(1)), 4, 0)
986     println("  ",e)
987     println("  ",ratfn_to_string(nc, dc))
988     test(0 < e < 1e-3)
989     for x = 0:BigFloat(1)/1000:1
990         test(abs(ratfn_eval(nc, dc, x) - exp(x)) <= e * 1.0000001)
991     end
993     println("Minimax test 2 (rational):")
994     (nc, dc, e, x) = ratfn_minimax(x->exp(x), (BigFloat(0), BigFloat(1)), 2, 2)
995     println("  ",e)
996     println("  ",ratfn_to_string(nc, dc))
997     test(0 < e < 1e-3)
998     for x = 0:BigFloat(1)/1000:1
999         test(abs(ratfn_eval(nc, dc, x) - exp(x)) <= e * 1.0000001)
1000     end
1002     println("Minimax test 3 (polynomial, weighted):")
1003     (nc, dc, e, x) = ratfn_minimax(x->exp(x), (BigFloat(0), BigFloat(1)), 4, 0,
1004                                    (x,y)->1/y)
1005     println("  ",e)
1006     println("  ",ratfn_to_string(nc, dc))
1007     test(0 < e < 1e-3)
1008     for x = 0:BigFloat(1)/1000:1
1009         test(abs(ratfn_eval(nc, dc, x) - exp(x))/exp(x) <= e * 1.0000001)
1010     end
1012     println("Minimax test 4 (rational, weighted):")
1013     (nc, dc, e, x) = ratfn_minimax(x->exp(x), (BigFloat(0), BigFloat(1)), 2, 2,
1014                                    (x,y)->1/y)
1015     println("  ",e)
1016     println("  ",ratfn_to_string(nc, dc))
1017     test(0 < e < 1e-3)
1018     for x = 0:BigFloat(1)/1000:1
1019         test(abs(ratfn_eval(nc, dc, x) - exp(x))/exp(x) <= e * 1.0000001)
1020     end
1022     println("Minimax test 5 (rational, weighted, odd degree):")
1023     (nc, dc, e, x) = ratfn_minimax(x->exp(x), (BigFloat(0), BigFloat(1)), 2, 1,
1024                                    (x,y)->1/y)
1025     println("  ",e)
1026     println("  ",ratfn_to_string(nc, dc))
1027     test(0 < e < 1e-3)
1028     for x = 0:BigFloat(1)/1000:1
1029         test(abs(ratfn_eval(nc, dc, x) - exp(x))/exp(x) <= e * 1.0000001)
1030     end
1032     total = passes + fails
1033     println(passes, " passes ", fails, " fails ", total, " total")
1036 # ----------------------------------------------------------------------
1037 # Online help.
1038 function help()
1039     print("""
1040 Usage:
1042     remez.jl [options] <lo> <hi> <n> <d> <expr> [<weight>]
1044 Arguments:
1046     <lo>, <hi>
1048         Bounds of the interval on which to approximate the target
1049         function. These are parsed and evaluated as Julia expressions,
1050         so you can write things like '1/BigFloat(6)' to get an
1051         accurate representation of 1/6, or '4*atan(BigFloat(1))' to
1052         get pi. (Unfortunately, the obvious 'BigFloat(pi)' doesn't
1053         work in Julia.)
1055     <n>, <d>
1057         The desired degree of polynomial(s) you want for your
1058         approximation. These should be non-negative integers. If you
1059         want a rational function as output, set <n> to the degree of
1060         the numerator, and <d> the denominator. If you just want an
1061         ordinary polynomial, set <d> to 0, and <n> to the degree of
1062         the polynomial you want.
1064     <expr>
1066         A Julia expression giving the function to be approximated on
1067         the interval. The input value is predefined as 'x' when this
1068         expression is evaluated, so you should write something along
1069         the lines of 'sin(x)' or 'sqrt(1+tan(x)^2)' etc.
1071     <weight>
1073         If provided, a Julia expression giving the weighting factor
1074         for the approximation error. The output polynomial will
1075         minimise the largest absolute value of (P-f) * w at any point
1076         in the interval, where P is the value of the polynomial, f is
1077         the value of the target function given by <expr>, and w is the
1078         weight given by this function.
1080         When this expression is evaluated, the input value to P and f
1081         is predefined as 'x', and also the true output value f(x) is
1082         predefined as 'y'. So you can minimise the relative error by
1083         simply writing '1/y'.
1085         If the <weight> argument is not provided, the default
1086         weighting function always returns 1, so that the polynomial
1087         will minimise the maximum absolute error |P-f|.
1089 Computation options:
1091     --pre=<predef_expr>
1093         Evaluate the Julia expression <predef_expr> before starting
1094         the computation. This permits you to pre-define variables or
1095         functions which the Julia expressions in your main arguments
1096         can refer to. All of <lo>, <hi>, <expr> and <weight> can make
1097         use of things defined by <predef_expr>.
1099         One internal remez.jl function that you might sometimes find
1100         useful in this expression is 'goldensection', which finds the
1101         location and value of a maximum of a function. For example,
1102         one implementation strategy for the gamma function involves
1103         translating it to put its unique local minimum at the origin,
1104         in which case you can write something like this
1106             --pre='(m,my) = goldensection(x -> -gamma(x),
1107                   BigFloat(1), BigFloat(1.5), BigFloat(2))'
1109         to predefine 'm' as the location of gamma's minimum, and 'my'
1110         as the (negated) value that gamma actually takes at that
1111         point, i.e. -gamma(m).
1113         (Since 'goldensection' always finds a maximum, we had to
1114         negate gamma in the input function to make it find a minimum
1115         instead. Consult the comments in the source for more details
1116         on the use of this function.)
1118         If you use this option more than once, all the expressions you
1119         provide will be run in sequence.
1121     --bits=<bits>
1123         Specify the accuracy to which you want the output polynomial,
1124         in bits. Default 256, which should be more than enough.
1126     --bigfloatbits=<bits>
1128         Turn up the precision used by Julia for its BigFloat
1129         evaluation. Default is Julia's default (also 256). You might
1130         want to try setting this higher than the --bits value if the
1131         algorithm is failing to converge for some reason.
1133 Output options:
1135     --full
1137         Instead of just printing the approximation function itself,
1138         also print auxiliary information:
1139          - the locations of the error extrema, and the actual
1140            (weighted) error at each of those locations
1141          - the overall maximum error of the function
1142          - a 'well-conditioning quotient', giving the worst-case ratio
1143            between any polynomial coefficient and the largest possible
1144            value of the higher-order terms it will be added to.
1146         The well-conditioning quotient should be less than 1, ideally
1147         by several factors of two, for accurate evaluation in the
1148         target precision. If you request a rational function, a
1149         separate well-conditioning quotient will be printed for the
1150         numerator and denominator.
1152         Use this option when deciding how wide an interval to
1153         approximate your function on, and what degree of polynomial
1154         you need.
1156     --variable=<identifier>
1158         When writing the output polynomial or rational function in its
1159         usual form as an arithmetic expression, use <identifier> as
1160         the name of the input variable. Default is 'x'.
1162     --suffix=<suffix>
1164         When writing the output polynomial or rational function in its
1165         usual form as an arithmetic expression, write <suffix> after
1166         every floating-point literal. For example, '--suffix=F' will
1167         generate a C expression in which the coefficients are literals
1168         of type 'float' rather than 'double'.
1170     --array
1172         Instead of writing the output polynomial as an arithmetic
1173         expression in Horner's rule form, write out just its
1174         coefficients, one per line, each with a trailing comma.
1175         Suitable for pasting into a C array declaration.
1177         This option is not currently supported if the output is a
1178         rational function, because you'd need two separate arrays for
1179         the numerator and denominator coefficients and there's no
1180         obviously right way to provide both of those together.
1182 Debug and test options:
1184     --debug=<facility>
1186         Enable debugging output from various parts of the Remez
1187         calculation. <facility> should be the name of one of the
1188         classes of diagnostic output implemented in the program.
1189         Useful values include 'gausselim', 'leastsquares',
1190         'goldensection', 'equaldev', 'minimax'. This is probably
1191         mostly useful to people debugging problems with the script, so
1192         consult the source code for more information about what the
1193         diagnostic output for each of those facilities will be.
1195         If you want diagnostics from more than one facility, specify
1196         this option multiple times with different arguments.
1198     --test
1200         Run remez.jl's internal test suite. No arguments needed.
1202 Miscellaneous options:
1204     --help
1206         Display this text and exit. No arguments needed.
1208 """)
1211 # ----------------------------------------------------------------------
1212 # Main program.
1214 function main()
1215     nargs = length(argwords)
1216     if nargs != 5 && nargs != 6
1217         error("usage: remez.jl <lo> <hi> <n> <d> <expr> [<weight>]\n" *
1218               "       run 'remez.jl --help' for more help")
1219     end
1221     for preliminary_command in preliminary_commands
1222         eval(Meta.parse(preliminary_command))
1223     end
1225     lo = BigFloat(eval(Meta.parse(argwords[1])))
1226     hi = BigFloat(eval(Meta.parse(argwords[2])))
1227     n = parse(Int,argwords[3])
1228     d = parse(Int,argwords[4])
1229     f = eval(Meta.parse("x -> " * argwords[5]))
1231     # Wrap the user-provided function with a function of our own. This
1232     # arranges to detect silly FP values (inf,nan) early and diagnose
1233     # them sensibly, and also lets us log all evaluations of the
1234     # function in case you suspect it's doing the wrong thing at some
1235     # special-case point.
1236     function func(x)
1237         y = run(f,x)
1238         @debug("f", x, " -> ", y)
1239         if !isfinite(y)
1240             error("f(" * string(x) * ") returned non-finite value " * string(y))
1241         end
1242         return y
1243     end
1245     if nargs == 6
1246         # Wrap the user-provided weight function similarly.
1247         w = eval(Meta.parse("(x,y) -> " * argwords[6]))
1248         function wrapped_weight(x,y)
1249             ww = run(w,x,y)
1250             if !isfinite(ww)
1251                 error("w(" * string(x) * "," * string(y) *
1252                       ") returned non-finite value " * string(ww))
1253             end
1254             return ww
1255         end
1256         weight = wrapped_weight
1257     else
1258         weight = (x,y)->BigFloat(1)
1259     end
1261     (nc, dc, e, extrema) = ratfn_minimax(func, (lo, hi), n, d, weight)
1262     if array_format
1263         if d == 0
1264             functext = join([string(x)*",\n" for x=nc],"")
1265         else
1266             # It's unclear how you should best format an array of
1267             # coefficients for a rational function, so I'll leave
1268             # implementing this option until I have a use case.
1269             error("--array unsupported for rational functions")
1270         end
1271     else
1272         functext = ratfn_to_string(nc, dc) * "\n"
1273     end
1274     if full_output
1275         # Print everything you might want to know about the function
1276         println("extrema = ", format_xylist(extrema))
1277         println("maxerror = ", string(e))
1278         if length(dc) > 1
1279             println("wellconditioning_numerator = ",
1280                     string(wellcond(nc, lo, hi)))
1281             println("wellconditioning_denominator = ",
1282                     string(wellcond(dc, lo, hi)))
1283         else
1284             println("wellconditioning = ", string(wellcond(nc, lo, hi)))
1285         end
1286         print("function = ", functext)
1287     else
1288         # Just print the text people will want to paste into their code
1289         print(functext)
1290     end
1293 # ----------------------------------------------------------------------
1294 # Top-level code: parse the argument list and decide what to do.
1296 what_to_do = main
1298 doing_opts = true
1299 argwords = array1d(String, 0)
1300 for arg = ARGS
1301     global doing_opts, what_to_do, argwords
1302     global full_output, array_format, xvarname, floatsuffix, epsbits
1303     if doing_opts && startswith(arg, "-")
1304         if arg == "--"
1305             doing_opts = false
1306         elseif arg == "--help"
1307             what_to_do = help
1308         elseif arg == "--test"
1309             what_to_do = test
1310         elseif arg == "--full"
1311             full_output = true
1312         elseif arg == "--array"
1313             array_format = true
1314         elseif startswith(arg, "--debug=")
1315             enable_debug(arg[length("--debug=")+1:end])
1316         elseif startswith(arg, "--variable=")
1317             xvarname = arg[length("--variable=")+1:end]
1318         elseif startswith(arg, "--suffix=")
1319             floatsuffix = arg[length("--suffix=")+1:end]
1320         elseif startswith(arg, "--bits=")
1321             epsbits = parse(Int,arg[length("--bits=")+1:end])
1322         elseif startswith(arg, "--bigfloatbits=")
1323             set_bigfloat_precision(
1324                 parse(Int,arg[length("--bigfloatbits=")+1:end]))
1325         elseif startswith(arg, "--pre=")
1326             push!(preliminary_commands, arg[length("--pre=")+1:end])
1327         else
1328             error("unrecognised option: ", arg)
1329         end
1330     else
1331         push!(argwords, arg)
1332     end
1335 what_to_do()