8. C語言求圓周率π(三種方法)


題目1) 利用公式①計求π的近似值,要求累加到最后一項小於10^(-6)為止。

題目2) 根據公式②,用前100項之積計算π的值。

題目1)提供了一種解法,題目2)提供了兩種解法,請看解析。

題目1)的代碼:

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <math.h>
 4 int main(){
 5     float s=1;
 6     float pi=0;
 7     float i=1.0;
 8     float n=1.0;
 9     while(fabs(i)>=1e-6){
10         pi+=i;
11         n=n+2;
12         // 這里設計的很巧妙,每次正負號都不一樣 
13         s=-s; 
14         i=s/n;
15     }
16     pi=4*pi;
17     printf("pi的值為:%.6f\n",pi);
18     
19     return 0;
20 }

運行結果:

pi的值為:3.141594

上面的代碼,先計算π/4的值,然后再乘以4,s=-s; 用的很巧妙,每次循環,取反,結果就是,這次是正號,下次就是負號,以此類推。

題目2)的代碼[代碼一]:

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <math.h>
 3 int main(){
 4     float pi=1;
 5     float n=1;
 6     int j;
 7     for(j=1;j<=100;j++,n++){
 8         if(j%2==0){
 9             pi*=(n/(n+1));
10         }else{
11             pi*=((n+1)/n);
12         }
13     }
14     pi=2*pi;
15     printf("pi的值為:%.7f\n",pi);
16  
17     return 0;
18 }

運行結果:

pi的值為:3.1260781

此算法的主要思想:
觀察分子數列:
a1=2  a2=2
a3=4  a4=4
a5=6  a6=6
......
由此得知,當n為偶數時,an=n;當n為奇數時,an=a(n+1)=n+1;

同理觀察分子數列:
b1=1 b2=3
b3=3 b4=5
b5=5 b6=7
b7=7 b8=9.......
由此可知,當n為奇數時,bn=n,當n為偶數時,bn=b(n+1)。
綜上可知,當n為奇數時,每次應乘以(n+1)/n。當n為偶數時,每次應乘以n/(n+1)。

題目2)的代碼[代碼二]:

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <math.h>
 3  
 4 int main(){
 5     float term,result=1;
 6     int n;
 7     for(n=2;n<=100;n+=2){
 8         term=(float)(n*n)/((n-1)*(n+1));
 9         result*=term;
10     }
11     printf("pi的值為:%f\n", 2*result);
12     
13     return 0;
14 }

運行結果:

pi的值為:3.126079

算法思想:采用累乘積算法,累乘項為term=n*n/((n-1)*(n+1)); n=2,4,6,...100。步長為2。


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