C語言求圓周率π(三種方法)

2020-07-16 10:04:32
題目1) 利用公式①計求π的近似值,要求累加到最後一項小於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)的程式碼:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
int main(){
    float s=1;
    float pi=0;
    float i=1.0;
    float n=1.0;
    while(fabs(i)>=1e-6){
        pi+=i;
        n=n+2;
        // 這裡設計的很巧妙,每次正負號都不一樣 
        s=-s; 
        i=s/n;
    }
    pi=4*pi;
    printf("pi的值為:%.6fn",pi);
    
    return 0;
}
執行結果:
pi的值為:3.141594
上面的程式碼,先計算π/4的值,然後再乘以4,s=-s; 用的很巧妙,每次回圈,取反,結果就是,這次是正號,下次就是負號,以此類推。

題目2)的程式碼[程式碼一]:
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main(){
    float pi=1;
    float n=1;
    int j;
    for(j=1;j<=100;j++,n++){
        if(j%2==0){
            pi*=(n/(n+1));
        }else{
            pi*=((n+1)/n);
        }
    }
    pi=2*pi;
    printf("pi的值為:%.7fn",pi);

    return 0;
}
執行結果:
pi的值為:3.1260781

此演算法的主要思想:
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)的程式碼[程式碼二]:
#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main(){
    float term,result=1;
    int n;
    for(n=2;n<=100;n+=2){
        term=(float)(n*n)/((n-1)*(n+1));
        result*=term;
    }
    printf("pi的值為:%fn", 2*result);
    
    return 0;
}
執行結果:
pi的值為:3.126079
演算法思想:採用累乘積演算法,累乘項為term=n*n/((n-1)*(n+1)); n=2,4,6,...100。步長為2。