FastMath dist3

Percentage Accurate: 97.6% → 100.0%

Time: 8.6s

Alternatives: 9

Speedup: 2.1×

Specification

Math

\[\begin{array}{l} \\ \left(d1 \cdot d2 + \left(d3 + 5\right) \cdot d1\right) + d1 \cdot 32 \end{array} \]

FPCore

(FPCore (d1 d2 d3)
 :precision binary64
 (+ (+ (* d1 d2) (* (+ d3 5.0) d1)) (* d1 32.0)))

C

double code(double d1, double d2, double d3) {
	return ((d1 * d2) + ((d3 + 5.0) * d1)) + (d1 * 32.0);
}

Fortran

real(8) function code(d1, d2, d3)
    real(8), intent (in) :: d1
    real(8), intent (in) :: d2
    real(8), intent (in) :: d3
    code = ((d1 * d2) + ((d3 + 5.0d0) * d1)) + (d1 * 32.0d0)
end function

Java

public static double code(double d1, double d2, double d3) {
	return ((d1 * d2) + ((d3 + 5.0) * d1)) + (d1 * 32.0);
}

Python

def code(d1, d2, d3):
	return ((d1 * d2) + ((d3 + 5.0) * d1)) + (d1 * 32.0)

Julia

function code(d1, d2, d3)
	return Float64(Float64(Float64(d1 * d2) + Float64(Float64(d3 + 5.0) * d1)) + Float64(d1 * 32.0))
end

MATLAB

function tmp = code(d1, d2, d3)
	tmp = ((d1 * d2) + ((d3 + 5.0) * d1)) + (d1 * 32.0);
end

Wolfram

code[d1_, d2_, d3_] := N[(N[(N[(d1 * d2), $MachinePrecision] + N[(N[(d3 + 5.0), $MachinePrecision] * d1), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(d1 * 32.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]

Initial Program: 97.6% accurate, 1.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \left(d1 \cdot d2 + \left(d3 + 5\right) \cdot d1\right) + d1 \cdot 32 \end{array} \]

FPCore

(FPCore (d1 d2 d3)
 :precision binary64
 (+ (+ (* d1 d2) (* (+ d3 5.0) d1)) (* d1 32.0)))

C

double code(double d1, double d2, double d3) {
	return ((d1 * d2) + ((d3 + 5.0) * d1)) + (d1 * 32.0);
}

Fortran

real(8) function code(d1, d2, d3)
    real(8), intent (in) :: d1
    real(8), intent (in) :: d2
    real(8), intent (in) :: d3
    code = ((d1 * d2) + ((d3 + 5.0d0) * d1)) + (d1 * 32.0d0)
end function

Java

public static double code(double d1, double d2, double d3) {
	return ((d1 * d2) + ((d3 + 5.0) * d1)) + (d1 * 32.0);
}

Python

def code(d1, d2, d3):
	return ((d1 * d2) + ((d3 + 5.0) * d1)) + (d1 * 32.0)

Julia

function code(d1, d2, d3)
	return Float64(Float64(Float64(d1 * d2) + Float64(Float64(d3 + 5.0) * d1)) + Float64(d1 * 32.0))
end

MATLAB

function tmp = code(d1, d2, d3)
	tmp = ((d1 * d2) + ((d3 + 5.0) * d1)) + (d1 * 32.0);
end

Wolfram

code[d1_, d2_, d3_] := N[(N[(N[(d1 * d2), $MachinePrecision] + N[(N[(d3 + 5.0), $MachinePrecision] * d1), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(d1 * 32.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]

Alternative 1: 100.0% accurate, 1.7× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ d1 \cdot \left(\left(\left(d3 + 5\right) + d2\right) + 32\right) \end{array} \]

FPCore

(FPCore (d1 d2 d3) :precision binary64 (* d1 (+ (+ (+ d3 5.0) d2) 32.0)))

C

double code(double d1, double d2, double d3) {
	return d1 * (((d3 + 5.0) + d2) + 32.0);
}

Fortran

real(8) function code(d1, d2, d3)
    real(8), intent (in) :: d1
    real(8), intent (in) :: d2
    real(8), intent (in) :: d3
    code = d1 * (((d3 + 5.0d0) + d2) + 32.0d0)
end function

Java

public static double code(double d1, double d2, double d3) {
	return d1 * (((d3 + 5.0) + d2) + 32.0);
}

Python

def code(d1, d2, d3):
	return d1 * (((d3 + 5.0) + d2) + 32.0)

Julia

function code(d1, d2, d3)
	return Float64(d1 * Float64(Float64(Float64(d3 + 5.0) + d2) + 32.0))
end

MATLAB

function tmp = code(d1, d2, d3)
	tmp = d1 * (((d3 + 5.0) + d2) + 32.0);
end

Wolfram

code[d1_, d2_, d3_] := N[(d1 * N[(N[(N[(d3 + 5.0), $MachinePrecision] + d2), $MachinePrecision] + 32.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Initial program 98.4%

   \[\left(d1 \cdot d2 + \left(d3 + 5\right) \cdot d1\right) + d1 \cdot 32 \]
2. Add Preprocessing
3. Step-by-step derivation

   1. lift-*.f64 N/A

      \[\leadsto \left(\color{blue}{d1 \cdot d2} + \left(d3 + 5\right) \cdot d1\right) + d1 \cdot 32 \]

   2. lift-+.f64 N/A

      \[\leadsto \left(d1 \cdot d2 + \color{blue}{\left(d3 + 5\right)} \cdot d1\right) + d1 \cdot 32 \]

   3. lift-*.f64 N/A

      \[\leadsto \left(d1 \cdot d2 + \color{blue}{\left(d3 + 5\right) \cdot d1}\right) + d1 \cdot 32 \]

   4. +-commutative N/A

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(d3 + 5\right) \cdot d1 + d1 \cdot d2\right)} + d1 \cdot 32 \]

   5. lift-*.f64 N/A

      \[\leadsto \left(\color{blue}{\left(d3 + 5\right) \cdot d1} + d1 \cdot d2\right) + d1 \cdot 32 \]

   6. *-commutative N/A

      \[\leadsto \left(\color{blue}{d1 \cdot \left(d3 + 5\right)} + d1 \cdot d2\right) + d1 \cdot 32 \]

   7. lift-*.f64 N/A

      \[\leadsto \left(d1 \cdot \left(d3 + 5\right) + \color{blue}{d1 \cdot d2}\right) + d1 \cdot 32 \]

   8. distribute-lft-out N/A

      \[\leadsto \color{blue}{d1 \cdot \left(\left(d3 + 5\right) + d2\right)} + d1 \cdot 32 \]

   9. distribute-lft-out N/A

      \[\leadsto \color{blue}{d1 \cdot \left(\left(\left(d3 + 5\right) + d2\right) + 32\right)} \]

   10. lower-*.f64 N/A

       \[\leadsto \color{blue}{d1 \cdot \left(\left(\left(d3 + 5\right) + d2\right) + 32\right)} \]

   11. lower-+.f64 N/A

       \[\leadsto d1 \cdot \color{blue}{\left(\left(\left(d3 + 5\right) + d2\right) + 32\right)} \]

   12. lower-+.f64 100.0

       \[\leadsto d1 \cdot \left(\color{blue}{\left(\left(d3 + 5\right) + d2\right)} + 32\right) \]

4. Applied egg-rr 100.0%

   \[\leadsto \color{blue}{d1 \cdot \left(\left(\left(d3 + 5\right) + d2\right) + 32\right)} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 2: 41.6% accurate, 0.4× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \left(d1 \cdot d2 + d1 \cdot \left(d3 + 5\right)\right) + d1 \cdot 32\\ \mathbf{if}\;t\_0 \leq -1 \cdot 10^{-262}:\\ \;\;\;\;d1 \cdot d2\\ \mathbf{elif}\;t\_0 \leq 5 \cdot 10^{+125}:\\ \;\;\;\;d1 \cdot 37\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;d1 \cdot d3\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (d1 d2 d3)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (+ (+ (* d1 d2) (* d1 (+ d3 5.0))) (* d1 32.0))))
   (if (<= t_0 -1e-262) (* d1 d2) (if (<= t_0 5e+125) (* d1 37.0) (* d1 d3)))))

C

double code(double d1, double d2, double d3) {
	double t_0 = ((d1 * d2) + (d1 * (d3 + 5.0))) + (d1 * 32.0);
	double tmp;
	if (t_0 <= -1e-262) {
		tmp = d1 * d2;
	} else if (t_0 <= 5e+125) {
		tmp = d1 * 37.0;
	} else {
		tmp = d1 * d3;
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(d1, d2, d3)
    real(8), intent (in) :: d1
    real(8), intent (in) :: d2
    real(8), intent (in) :: d3
    real(8) :: t_0
    real(8) :: tmp
    t_0 = ((d1 * d2) + (d1 * (d3 + 5.0d0))) + (d1 * 32.0d0)
    if (t_0 <= (-1d-262)) then
        tmp = d1 * d2
    else if (t_0 <= 5d+125) then
        tmp = d1 * 37.0d0
    else
        tmp = d1 * d3
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double d1, double d2, double d3) {
	double t_0 = ((d1 * d2) + (d1 * (d3 + 5.0))) + (d1 * 32.0);
	double tmp;
	if (t_0 <= -1e-262) {
		tmp = d1 * d2;
	} else if (t_0 <= 5e+125) {
		tmp = d1 * 37.0;
	} else {
		tmp = d1 * d3;
	}
	return tmp;
}

Python

def code(d1, d2, d3):
	t_0 = ((d1 * d2) + (d1 * (d3 + 5.0))) + (d1 * 32.0)
	tmp = 0
	if t_0 <= -1e-262:
		tmp = d1 * d2
	elif t_0 <= 5e+125:
		tmp = d1 * 37.0
	else:
		tmp = d1 * d3
	return tmp

Julia

function code(d1, d2, d3)
	t_0 = Float64(Float64(Float64(d1 * d2) + Float64(d1 * Float64(d3 + 5.0))) + Float64(d1 * 32.0))
	tmp = 0.0
	if (t_0 <= -1e-262)
		tmp = Float64(d1 * d2);
	elseif (t_0 <= 5e+125)
		tmp = Float64(d1 * 37.0);
	else
		tmp = Float64(d1 * d3);
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(d1, d2, d3)
	t_0 = ((d1 * d2) + (d1 * (d3 + 5.0))) + (d1 * 32.0);
	tmp = 0.0;
	if (t_0 <= -1e-262)
		tmp = d1 * d2;
	elseif (t_0 <= 5e+125)
		tmp = d1 * 37.0;
	else
		tmp = d1 * d3;
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[d1_, d2_, d3_] := Block[{t$95$0 = N[(N[(N[(d1 * d2), $MachinePrecision] + N[(d1 * N[(d3 + 5.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(d1 * 32.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[t$95$0, -1e-262], N[(d1 * d2), $MachinePrecision], If[LessEqual[t$95$0, 5e+125], N[(d1 * 37.0), $MachinePrecision], N[(d1 * d3), $MachinePrecision]]]]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if (+.f64 (+.f64 (*.f64 d1 d2) (*.f64 (+.f64 d3 #s(literal 5 binary64)) d1)) (*.f64 d1 #s(literal 32 binary64))) < -1.00000000000000001e-262

   1. Initial program 100.0%

      \[\left(d1 \cdot d2 + \left(d3 + 5\right) \cdot d1\right) + d1 \cdot 32 \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in d2 around inf

      \[\leadsto \color{blue}{d1 \cdot d2} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. lower-*.f64 40.5

         \[\leadsto \color{blue}{d1 \cdot d2} \]

   5. Simplified 40.5%

      \[\leadsto \color{blue}{d1 \cdot d2} \]

   if -1.00000000000000001e-262 < (+.f64 (+.f64 (*.f64 d1 d2) (*.f64 (+.f64 d3 #s(literal 5 binary64)) d1)) (*.f64 d1 #s(literal 32 binary64))) < 4.99999999999999962e125

   1. Initial program 99.9%

      \[\left(d1 \cdot d2 + \left(d3 + 5\right) \cdot d1\right) + d1 \cdot 32 \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in d3 around 0

      \[\leadsto \color{blue}{5 \cdot d1 + \left(32 \cdot d1 + d1 \cdot d2\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{d1 \cdot 5} + \left(32 \cdot d1 + d1 \cdot d2\right) \]

      2. +-commutative N/A

         \[\leadsto d1 \cdot 5 + \color{blue}{\left(d1 \cdot d2 + 32 \cdot d1\right)} \]

      3. *-commutative N/A

         \[\leadsto d1 \cdot 5 + \left(d1 \cdot d2 + \color{blue}{d1 \cdot 32}\right) \]

      4. distribute-lft-out N/A

         \[\leadsto d1 \cdot 5 + \color{blue}{d1 \cdot \left(d2 + 32\right)} \]

      5. distribute-lft-out N/A

         \[\leadsto \color{blue}{d1 \cdot \left(5 + \left(d2 + 32\right)\right)} \]

      6. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{d1 \cdot \left(5 + \left(d2 + 32\right)\right)} \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto d1 \cdot \left(5 + \color{blue}{\left(32 + d2\right)}\right) \]

      8. associate-+r+ N/A

         \[\leadsto d1 \cdot \color{blue}{\left(\left(5 + 32\right) + d2\right)} \]

      9. metadata-eval N/A

         \[\leadsto d1 \cdot \left(\color{blue}{37} + d2\right) \]

      10. lower-+.f64 70.0

          \[\leadsto d1 \cdot \color{blue}{\left(37 + d2\right)} \]

   5. Simplified 70.0%

      \[\leadsto \color{blue}{d1 \cdot \left(37 + d2\right)} \]

   6. Taylor expanded in d2 around 0

      \[\leadsto d1 \cdot \color{blue}{37} \]
   7. Step-by-step derivation

   8. Simplified 39.1%

      \[\leadsto d1 \cdot \color{blue}{37} \]

   if 4.99999999999999962e125 < (+.f64 (+.f64 (*.f64 d1 d2) (*.f64 (+.f64 d3 #s(literal 5 binary64)) d1)) (*.f64 d1 #s(literal 32 binary64)))

   1. Initial program 91.3%

      \[\left(d1 \cdot d2 + \left(d3 + 5\right) \cdot d1\right) + d1 \cdot 32 \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in d3 around inf

      \[\leadsto \color{blue}{d1 \cdot d3} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. lower-*.f64 46.2

         \[\leadsto \color{blue}{d1 \cdot d3} \]

   5. Simplified 46.2%

      \[\leadsto \color{blue}{d1 \cdot d3} \]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 41.6%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\left(d1 \cdot d2 + d1 \cdot \left(d3 + 5\right)\right) + d1 \cdot 32 \leq -1 \cdot 10^{-262}:\\ \;\;\;\;d1 \cdot d2\\ \mathbf{elif}\;\left(d1 \cdot d2 + d1 \cdot \left(d3 + 5\right)\right) + d1 \cdot 32 \leq 5 \cdot 10^{+125}:\\ \;\;\;\;d1 \cdot 37\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;d1 \cdot d3\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Developer Target 1: 100.0% accurate, 2.1× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ d1 \cdot \left(\left(37 + d3\right) + d2\right) \end{array} \]

FPCore

(FPCore (d1 d2 d3) :precision binary64 (* d1 (+ (+ 37.0 d3) d2)))

C

double code(double d1, double d2, double d3) {
	return d1 * ((37.0 + d3) + d2);
}

Fortran

real(8) function code(d1, d2, d3)
    real(8), intent (in) :: d1
    real(8), intent (in) :: d2
    real(8), intent (in) :: d3
    code = d1 * ((37.0d0 + d3) + d2)
end function

Java

public static double code(double d1, double d2, double d3) {
	return d1 * ((37.0 + d3) + d2);
}

Python

def code(d1, d2, d3):
	return d1 * ((37.0 + d3) + d2)

Julia

function code(d1, d2, d3)
	return Float64(d1 * Float64(Float64(37.0 + d3) + d2))
end

MATLAB

function tmp = code(d1, d2, d3)
	tmp = d1 * ((37.0 + d3) + d2);
end

Wolfram

code[d1_, d2_, d3_] := N[(d1 * N[(N[(37.0 + d3), $MachinePrecision] + d2), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]

Reproduce

herbie shell --seed 2024218 
(FPCore (d1 d2 d3)
  :name "FastMath dist3"
  :precision binary64

  :alt
  (! :herbie-platform default (* d1 (+ 37 d3 d2)))

  (+ (+ (* d1 d2) (* (+ d3 5.0) d1)) (* d1 32.0)))