
(FPCore (x) :precision binary64 (/ (- (exp x) 1.0) x))
double code(double x) {
return (exp(x) - 1.0) / x;
}
real(8) function code(x)
real(8), intent (in) :: x
code = (exp(x) - 1.0d0) / x
end function
public static double code(double x) {
return (Math.exp(x) - 1.0) / x;
}
def code(x): return (math.exp(x) - 1.0) / x
function code(x) return Float64(Float64(exp(x) - 1.0) / x) end
function tmp = code(x) tmp = (exp(x) - 1.0) / x; end
code[x_] := N[(N[(N[Exp[x], $MachinePrecision] - 1.0), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\frac{e^{x} - 1}{x}
\end{array}
Sampling outcomes in binary64 precision:
Herbie found 15 alternatives:
| Alternative | Accuracy | Speedup |
|---|
(FPCore (x) :precision binary64 (/ (- (exp x) 1.0) x))
double code(double x) {
return (exp(x) - 1.0) / x;
}
real(8) function code(x)
real(8), intent (in) :: x
code = (exp(x) - 1.0d0) / x
end function
public static double code(double x) {
return (Math.exp(x) - 1.0) / x;
}
def code(x): return (math.exp(x) - 1.0) / x
function code(x) return Float64(Float64(exp(x) - 1.0) / x) end
function tmp = code(x) tmp = (exp(x) - 1.0) / x; end
code[x_] := N[(N[(N[Exp[x], $MachinePrecision] - 1.0), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\frac{e^{x} - 1}{x}
\end{array}
(FPCore (x) :precision binary64 (/ (expm1 x) x))
double code(double x) {
return expm1(x) / x;
}
public static double code(double x) {
return Math.expm1(x) / x;
}
def code(x): return math.expm1(x) / x
function code(x) return Float64(expm1(x) / x) end
code[x_] := N[(N[(Exp[x] - 1), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\frac{\mathsf{expm1}\left(x\right)}{x}
\end{array}
Initial program 51.1%
lift--.f64N/A
lift-exp.f64N/A
lower-expm1.f64100.0
Applied rewrites100.0%
(FPCore (x) :precision binary64 (/ (fma (fma (fma 0.041666666666666664 x 0.16666666666666666) x 0.5) (* x x) x) x))
double code(double x) {
return fma(fma(fma(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666), x, 0.5), (x * x), x) / x;
}
function code(x) return Float64(fma(fma(fma(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666), x, 0.5), Float64(x * x), x) / x) end
code[x_] := N[(N[(N[(N[(0.041666666666666664 * x + 0.16666666666666666), $MachinePrecision] * x + 0.5), $MachinePrecision] * N[(x * x), $MachinePrecision] + x), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666\right), x, 0.5\right), x \cdot x, x\right)}{x}
\end{array}
Initial program 51.1%
lift--.f64N/A
lift-exp.f64N/A
lower-expm1.f64100.0
Applied rewrites100.0%
Taylor expanded in x around 0
Applied rewrites69.6%
(FPCore (x) :precision binary64 (/ (* (fma (fma (fma 0.041666666666666664 x 0.16666666666666666) x 0.5) x 1.0) x) x))
double code(double x) {
return (fma(fma(fma(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666), x, 0.5), x, 1.0) * x) / x;
}
function code(x) return Float64(Float64(fma(fma(fma(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666), x, 0.5), x, 1.0) * x) / x) end
code[x_] := N[(N[(N[(N[(N[(0.041666666666666664 * x + 0.16666666666666666), $MachinePrecision] * x + 0.5), $MachinePrecision] * x + 1.0), $MachinePrecision] * x), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666\right), x, 0.5\right), x, 1\right) \cdot x}{x}
\end{array}
Initial program 51.1%
Taylor expanded in x around 0
*-commutativeN/A
lower-*.f64N/A
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
+-commutativeN/A
lower-fma.f6469.6
Applied rewrites69.6%
(FPCore (x) :precision binary64 (/ (fma (* (fma 0.041666666666666664 x 0.16666666666666666) x) (* x x) x) x))
double code(double x) {
return fma((fma(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666) * x), (x * x), x) / x;
}
function code(x) return Float64(fma(Float64(fma(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666) * x), Float64(x * x), x) / x) end
code[x_] := N[(N[(N[(N[(0.041666666666666664 * x + 0.16666666666666666), $MachinePrecision] * x), $MachinePrecision] * N[(x * x), $MachinePrecision] + x), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666\right) \cdot x, x \cdot x, x\right)}{x}
\end{array}
Initial program 51.1%
lift--.f64N/A
lift-exp.f64N/A
lower-expm1.f64100.0
Applied rewrites100.0%
Taylor expanded in x around 0
Applied rewrites69.6%
Taylor expanded in x around inf
Applied rewrites68.9%
(FPCore (x) :precision binary64 (/ (fma (* (* x x) 0.041666666666666664) (* x x) x) x))
double code(double x) {
return fma(((x * x) * 0.041666666666666664), (x * x), x) / x;
}
function code(x) return Float64(fma(Float64(Float64(x * x) * 0.041666666666666664), Float64(x * x), x) / x) end
code[x_] := N[(N[(N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * 0.041666666666666664), $MachinePrecision] * N[(x * x), $MachinePrecision] + x), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\frac{\mathsf{fma}\left(\left(x \cdot x\right) \cdot 0.041666666666666664, x \cdot x, x\right)}{x}
\end{array}
Initial program 51.1%
lift--.f64N/A
lift-exp.f64N/A
lower-expm1.f64100.0
Applied rewrites100.0%
Taylor expanded in x around 0
Applied rewrites69.6%
Taylor expanded in x around inf
Applied rewrites68.9%
(FPCore (x) :precision binary64 (fma (fma 0.041666666666666664 x 0.16666666666666666) (* x x) (fma 0.5 x 1.0)))
double code(double x) {
return fma(fma(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666), (x * x), fma(0.5, x, 1.0));
}
function code(x) return fma(fma(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666), Float64(x * x), fma(0.5, x, 1.0)) end
code[x_] := N[(N[(0.041666666666666664 * x + 0.16666666666666666), $MachinePrecision] * N[(x * x), $MachinePrecision] + N[(0.5 * x + 1.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666\right), x \cdot x, \mathsf{fma}\left(0.5, x, 1\right)\right)
\end{array}
Initial program 51.1%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
+-commutativeN/A
lower-fma.f6467.8
Applied rewrites67.8%
Applied rewrites67.8%
Applied rewrites67.8%
(FPCore (x) :precision binary64 (if (<= x 4.2) (fma (fma 0.16666666666666666 x 0.5) x 1.0) (* (* (fma 0.041666666666666664 x 0.16666666666666666) x) x)))
double code(double x) {
double tmp;
if (x <= 4.2) {
tmp = fma(fma(0.16666666666666666, x, 0.5), x, 1.0);
} else {
tmp = (fma(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666) * x) * x;
}
return tmp;
}
function code(x) tmp = 0.0 if (x <= 4.2) tmp = fma(fma(0.16666666666666666, x, 0.5), x, 1.0); else tmp = Float64(Float64(fma(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666) * x) * x); end return tmp end
code[x_] := If[LessEqual[x, 4.2], N[(N[(0.16666666666666666 * x + 0.5), $MachinePrecision] * x + 1.0), $MachinePrecision], N[(N[(N[(0.041666666666666664 * x + 0.16666666666666666), $MachinePrecision] * x), $MachinePrecision] * x), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}
\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;x \leq 4.2:\\
\;\;\;\;\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.16666666666666666, x, 0.5\right), x, 1\right)\\
\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666\right) \cdot x\right) \cdot x\\
\end{array}
\end{array}
if x < 4.20000000000000018Initial program 35.2%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
+-commutativeN/A
lower-fma.f6469.8
Applied rewrites69.8%
if 4.20000000000000018 < x Initial program 100.0%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
+-commutativeN/A
lower-fma.f6463.9
Applied rewrites63.9%
Taylor expanded in x around inf
Applied rewrites63.9%
(FPCore (x) :precision binary64 (if (<= x 6.5) (fma (fma 0.16666666666666666 x 0.5) x 1.0) (* (* (* x x) 0.041666666666666664) x)))
double code(double x) {
double tmp;
if (x <= 6.5) {
tmp = fma(fma(0.16666666666666666, x, 0.5), x, 1.0);
} else {
tmp = ((x * x) * 0.041666666666666664) * x;
}
return tmp;
}
function code(x) tmp = 0.0 if (x <= 6.5) tmp = fma(fma(0.16666666666666666, x, 0.5), x, 1.0); else tmp = Float64(Float64(Float64(x * x) * 0.041666666666666664) * x); end return tmp end
code[x_] := If[LessEqual[x, 6.5], N[(N[(0.16666666666666666 * x + 0.5), $MachinePrecision] * x + 1.0), $MachinePrecision], N[(N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * 0.041666666666666664), $MachinePrecision] * x), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}
\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;x \leq 6.5:\\
\;\;\;\;\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.16666666666666666, x, 0.5\right), x, 1\right)\\
\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;\left(\left(x \cdot x\right) \cdot 0.041666666666666664\right) \cdot x\\
\end{array}
\end{array}
if x < 6.5Initial program 35.2%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
+-commutativeN/A
lower-fma.f6469.8
Applied rewrites69.8%
if 6.5 < x Initial program 100.0%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
+-commutativeN/A
lower-fma.f6463.9
Applied rewrites63.9%
Taylor expanded in x around inf
Applied rewrites63.9%
Taylor expanded in x around inf
Applied rewrites63.9%
(FPCore (x) :precision binary64 (fma (fma (fma 0.041666666666666664 x 0.16666666666666666) x 0.5) x 1.0))
double code(double x) {
return fma(fma(fma(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666), x, 0.5), x, 1.0);
}
function code(x) return fma(fma(fma(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666), x, 0.5), x, 1.0) end
code[x_] := N[(N[(N[(0.041666666666666664 * x + 0.16666666666666666), $MachinePrecision] * x + 0.5), $MachinePrecision] * x + 1.0), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.041666666666666664, x, 0.16666666666666666\right), x, 0.5\right), x, 1\right)
\end{array}
Initial program 51.1%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
+-commutativeN/A
lower-fma.f6467.8
Applied rewrites67.8%
(FPCore (x) :precision binary64 (if (<= x 1.36) 1.0 (* (fma 0.16666666666666666 x 0.5) x)))
double code(double x) {
double tmp;
if (x <= 1.36) {
tmp = 1.0;
} else {
tmp = fma(0.16666666666666666, x, 0.5) * x;
}
return tmp;
}
function code(x) tmp = 0.0 if (x <= 1.36) tmp = 1.0; else tmp = Float64(fma(0.16666666666666666, x, 0.5) * x); end return tmp end
code[x_] := If[LessEqual[x, 1.36], 1.0, N[(N[(0.16666666666666666 * x + 0.5), $MachinePrecision] * x), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}
\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;x \leq 1.36:\\
\;\;\;\;1\\
\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;\mathsf{fma}\left(0.16666666666666666, x, 0.5\right) \cdot x\\
\end{array}
\end{array}
if x < 1.3600000000000001Initial program 34.9%
Taylor expanded in x around 0
Applied rewrites69.9%
if 1.3600000000000001 < x Initial program 100.0%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
+-commutativeN/A
lower-fma.f6452.8
Applied rewrites52.8%
Taylor expanded in x around inf
Applied rewrites52.8%
(FPCore (x) :precision binary64 (if (<= x 2.45) 1.0 (* (* x x) 0.16666666666666666)))
double code(double x) {
double tmp;
if (x <= 2.45) {
tmp = 1.0;
} else {
tmp = (x * x) * 0.16666666666666666;
}
return tmp;
}
real(8) function code(x)
real(8), intent (in) :: x
real(8) :: tmp
if (x <= 2.45d0) then
tmp = 1.0d0
else
tmp = (x * x) * 0.16666666666666666d0
end if
code = tmp
end function
public static double code(double x) {
double tmp;
if (x <= 2.45) {
tmp = 1.0;
} else {
tmp = (x * x) * 0.16666666666666666;
}
return tmp;
}
def code(x): tmp = 0 if x <= 2.45: tmp = 1.0 else: tmp = (x * x) * 0.16666666666666666 return tmp
function code(x) tmp = 0.0 if (x <= 2.45) tmp = 1.0; else tmp = Float64(Float64(x * x) * 0.16666666666666666); end return tmp end
function tmp_2 = code(x) tmp = 0.0; if (x <= 2.45) tmp = 1.0; else tmp = (x * x) * 0.16666666666666666; end tmp_2 = tmp; end
code[x_] := If[LessEqual[x, 2.45], 1.0, N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * 0.16666666666666666), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}
\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;x \leq 2.45:\\
\;\;\;\;1\\
\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;\left(x \cdot x\right) \cdot 0.16666666666666666\\
\end{array}
\end{array}
if x < 2.4500000000000002Initial program 34.9%
Taylor expanded in x around 0
Applied rewrites69.9%
if 2.4500000000000002 < x Initial program 100.0%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
+-commutativeN/A
lower-fma.f6452.8
Applied rewrites52.8%
Taylor expanded in x around inf
Applied rewrites52.8%
(FPCore (x) :precision binary64 (fma (* (* x x) 0.041666666666666664) x 1.0))
double code(double x) {
return fma(((x * x) * 0.041666666666666664), x, 1.0);
}
function code(x) return fma(Float64(Float64(x * x) * 0.041666666666666664), x, 1.0) end
code[x_] := N[(N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * 0.041666666666666664), $MachinePrecision] * x + 1.0), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\mathsf{fma}\left(\left(x \cdot x\right) \cdot 0.041666666666666664, x, 1\right)
\end{array}
Initial program 51.1%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
+-commutativeN/A
lower-fma.f6467.8
Applied rewrites67.8%
Taylor expanded in x around inf
Applied rewrites67.1%
(FPCore (x) :precision binary64 (fma (fma 0.16666666666666666 x 0.5) x 1.0))
double code(double x) {
return fma(fma(0.16666666666666666, x, 0.5), x, 1.0);
}
function code(x) return fma(fma(0.16666666666666666, x, 0.5), x, 1.0) end
code[x_] := N[(N[(0.16666666666666666 * x + 0.5), $MachinePrecision] * x + 1.0), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.16666666666666666, x, 0.5\right), x, 1\right)
\end{array}
Initial program 51.1%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
+-commutativeN/A
lower-fma.f6465.8
Applied rewrites65.8%
(FPCore (x) :precision binary64 (fma 0.5 x 1.0))
double code(double x) {
return fma(0.5, x, 1.0);
}
function code(x) return fma(0.5, x, 1.0) end
code[x_] := N[(0.5 * x + 1.0), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\mathsf{fma}\left(0.5, x, 1\right)
\end{array}
Initial program 51.1%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
lower-fma.f6453.3
Applied rewrites53.3%
(FPCore (x) :precision binary64 1.0)
double code(double x) {
return 1.0;
}
real(8) function code(x)
real(8), intent (in) :: x
code = 1.0d0
end function
public static double code(double x) {
return 1.0;
}
def code(x): return 1.0
function code(x) return 1.0 end
function tmp = code(x) tmp = 1.0; end
code[x_] := 1.0
\begin{array}{l}
\\
1
\end{array}
Initial program 51.1%
Taylor expanded in x around 0
Applied rewrites53.3%
(FPCore (x) :precision binary64 (let* ((t_0 (- (exp x) 1.0))) (if (and (< x 1.0) (> x -1.0)) (/ t_0 (log (exp x))) (/ t_0 x))))
double code(double x) {
double t_0 = exp(x) - 1.0;
double tmp;
if ((x < 1.0) && (x > -1.0)) {
tmp = t_0 / log(exp(x));
} else {
tmp = t_0 / x;
}
return tmp;
}
real(8) function code(x)
real(8), intent (in) :: x
real(8) :: t_0
real(8) :: tmp
t_0 = exp(x) - 1.0d0
if ((x < 1.0d0) .and. (x > (-1.0d0))) then
tmp = t_0 / log(exp(x))
else
tmp = t_0 / x
end if
code = tmp
end function
public static double code(double x) {
double t_0 = Math.exp(x) - 1.0;
double tmp;
if ((x < 1.0) && (x > -1.0)) {
tmp = t_0 / Math.log(Math.exp(x));
} else {
tmp = t_0 / x;
}
return tmp;
}
def code(x): t_0 = math.exp(x) - 1.0 tmp = 0 if (x < 1.0) and (x > -1.0): tmp = t_0 / math.log(math.exp(x)) else: tmp = t_0 / x return tmp
function code(x) t_0 = Float64(exp(x) - 1.0) tmp = 0.0 if ((x < 1.0) && (x > -1.0)) tmp = Float64(t_0 / log(exp(x))); else tmp = Float64(t_0 / x); end return tmp end
function tmp_2 = code(x) t_0 = exp(x) - 1.0; tmp = 0.0; if ((x < 1.0) && (x > -1.0)) tmp = t_0 / log(exp(x)); else tmp = t_0 / x; end tmp_2 = tmp; end
code[x_] := Block[{t$95$0 = N[(N[Exp[x], $MachinePrecision] - 1.0), $MachinePrecision]}, If[And[Less[x, 1.0], Greater[x, -1.0]], N[(t$95$0 / N[Log[N[Exp[x], $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(t$95$0 / x), $MachinePrecision]]]
\begin{array}{l}
\\
\begin{array}{l}
t_0 := e^{x} - 1\\
\mathbf{if}\;x < 1 \land x > -1:\\
\;\;\;\;\frac{t\_0}{\log \left(e^{x}\right)}\\
\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;\frac{t\_0}{x}\\
\end{array}
\end{array}
herbie shell --seed 2024298
(FPCore (x)
:name "Kahan's exp quotient"
:precision binary64
:alt
(! :herbie-platform default (if (and (< x 1) (> x -1)) (/ (- (exp x) 1) (log (exp x))) (/ (- (exp x) 1) x)))
(/ (- (exp x) 1.0) x))