如何用C语言编写一个程序来计算圆周率π的近似值,要求误差范围控制在绝对值小于10的-6次方以内?
时间: 2025-01-02 12:48:44 浏览: 9
在C语言中,我们可以利用数学级数法来估算圆周率π的一个常见算法是马青公式(Chudnovsky Algorithm),它提供了一个快速收敛的方法。下面是一个简单的例子,演示了如何编写这样一个程序:
```c
#include <stdio.h>
#include <math.h>
// Chudnovsky algorithm 函数
double chudnovsky(int n) {
double pi = 0.0;
double a = 1.0;
double b = -1.0 / 1296.0;
double c = 427592880.0;
for (int k = 0; k <= n; k++) {
pi += a * pow(1.0 / (k + 1), 3);
pi += b * pow(-1.0, k) / (k + 1);
pi += c * pow(k + 1, 5) / factorial(k + 5);
a *= -6;
b *= 32;
c *= 210;
}
return M_PI - pi;
}
// 计算阶乘
unsigned long long factorial(unsigned int n) {
if (n == 0 || n == 1)
return 1;
else
return n * factorial(n - 1);
}
int main() {
int iterations = 1000000; // 迭代次数,理论上每增加百万次可以提高精度大约一位
double pi_approx = chudnovsky(iterations);
printf("Pi estimated with error less than 1e-6 is approximately: %.15f\n", pi_approx);
return 0;
}
```
在这个程序中,`chudnovsky()`函数通过迭代计算马青公式的前n项,然后从M_PI(即pi常量)中减去这个值来逼近π。`factorial()`用于计算阶乘。运行该程序时,可以根据需要调整`iterations`变量来提高结果的精度。
请注意,虽然理论上来讲可以达到所需的误差范围,但在实际应用中,由于浮点数运算和计算机精度限制,可能无法保证每次都能精确到小数点后的第六位。如果确实需要高精度,可能需要借助数值计算库如GMP(GNU Multiple Precision Arithmetic Library)。
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