ningshuxia
2022-10-31 0171d347fec140d31db39ab5d76d51eebac472c2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
// <copyright file="GeneralizedHyperGeometric.cs" company="Math.NET">
// Math.NET Numerics, part of the Math.NET Project
// http://numerics.mathdotnet.com
// http://github.com/mathnet/mathnet-numerics
//
// Copyright (c) 2009-2020 Math.NET
//
// Permission is hereby granted, free of charge, to any person
// obtaining a copy of this software and associated documentation
// files (the "Software"), to deal in the Software without
// restriction, including without limitation the rights to use,
// copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
// copies of the Software, and to permit persons to whom the
// Software is furnished to do so, subject to the following
// conditions:
//
// The above copyright notice and this permission notice shall be
// included in all copies or substantial portions of the Software.
//
// THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
// EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES
// OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
// NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT
// HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY,
// WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
// FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
// OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
// </copyright>
 
// <contribution>
//    Andrew J. Willshire
// </contribution>
 
using System;
using System.Linq;
 
namespace IStation.Numerics
{
    public static partial class SpecialFunctions
    {
        //Rising and falling factorials - reference here:
        //https://en.wikipedia.org/wiki/Falling_and_rising_factorials
 
        /// <summary>
        /// Computes the Rising Factorial (Pochhammer function)  x -> (x)n, n>= 0. see: https://en.wikipedia.org/wiki/Falling_and_rising_factorials
        /// </summary>
        /// <returns>The real value of the Rising Factorial for x and n</returns>
        public static double RisingFactorial(double x, int n)
        {
                double accumulator = 1.0;
 
                for (int k = 0; k < n; k++)
                {
                    accumulator *= (x + k);
                }
                return accumulator;
            }
 
        /// <summary>
        /// Computes the Falling Factorial (Pochhammer function)  x -> x(n), n>= 0. see: https://en.wikipedia.org/wiki/Falling_and_rising_factorials
        /// </summary>
        /// <returns>The real value of the Falling Factorial for x and n</returns>
        public static double FallingFactorial(double x, int n)
        {
                double accumulator = 1.0;
 
                for (int k = 0; k < n; k++)
                {
                    accumulator *= (x - k);
                }
                return accumulator;
        }
 
        /// <summary>
        /// A generalized hypergeometric series is a power series in which the ratio of successive coefficients indexed by n is a rational function of n.
        /// This is the most common pFq(a1, ..., ap; b1,...,bq; z) representation
        /// see: https://en.wikipedia.org/wiki/Generalized_hypergeometric_function
        /// </summary>
        /// <param name="a">The list of coefficients in the numerator</param>
        /// <param name="b">The list of coefficients in the denominator</param>
        /// <param name="z">The variable in the power series</param>
        /// <returns>The value of the Generalized HyperGeometric Function.</returns>
        public static double GeneralizedHypergeometric(double[] a, double[] b, int z)
        {
            const double epsilon = 0.000000000000001;
 
            double cumulatives = 0.0;
            double currentIncrement;
            int n = 0;
 
            do
            {
                currentIncrement = HGIncrement(a, b, z, n);
                cumulatives += currentIncrement;
                n += 1;
            }
            while (Math.Abs(currentIncrement) > epsilon && Math.Abs(currentIncrement) > 0 && currentIncrement.IsFinite());
 
            return cumulatives;
        }
 
        //Calculate each iteration of the function
        private static double HGIncrement(double[] a, double[] b, int z, int currentN)
        {
            double incrementAs = 1.0;
            double incrementBs = 1.0;
 
            double[] incrementAArray = new double[a.Length];
            double[] incrementBArray = new double[b.Length];
 
            for (int p = 0; p < a.Length; p++)
            {
                incrementAs *= RisingFactorial(a[p], currentN);
                incrementAArray[p] = RisingFactorial(a[p], currentN);
            }
 
            for (int q = 0; q < b.Length; q++)
            {
                incrementBs *= RisingFactorial(b[q], currentN);
                incrementBArray[q] = RisingFactorial(b[q], currentN);
            }
 
            double numZeros = (from x in incrementAArray where x == 0 select x).Count();
            double numPoles = (from x in incrementBArray where x == 0 select x).Count();
 
            if (numZeros > 0 && numZeros >= numPoles)
            {
                return 0.0;
            }
            else if (numPoles > 0 && numPoles > numZeros)
            {
                return double.PositiveInfinity;
            }
            else
            {
                return incrementAs / incrementBs * Math.Pow(z, currentN) / Factorial(currentN);
            }
        }
 
    }
}