1 /* statistics accelerator C extension: _statistics module. */
2 
3 #include "Python.h"
4 #include "structmember.h"
5 #include "clinic/_statisticsmodule.c.h"
6 
7 /*[clinic input]
8 module _statistics
9 
10 [clinic start generated code]*/
11 /*[clinic end generated code: output=da39a3ee5e6b4b0d input=864a6f59b76123b2]*/
12 
13 /*
14  * There is no closed-form solution to the inverse CDF for the normal
15  * distribution, so we use a rational approximation instead:
16  * Wichura, M.J. (1988). "Algorithm AS241: The Percentage Points of the
17  * Normal Distribution".  Applied Statistics. Blackwell Publishing. 37
18  * (3): 477–484. doi:10.2307/2347330. JSTOR 2347330.
19  */
20 
21 /*[clinic input]
22 _statistics._normal_dist_inv_cdf -> double
23    p: double
24    mu: double
25    sigma: double
26    /
27 [clinic start generated code]*/
28 
29 static double
_statistics__normal_dist_inv_cdf_impl(PyObject * module,double p,double mu,double sigma)30 _statistics__normal_dist_inv_cdf_impl(PyObject *module, double p, double mu,
31                                       double sigma)
32 /*[clinic end generated code: output=02fd19ddaab36602 input=24715a74be15296a]*/
33 {
34     double q, num, den, r, x;
35     if (p <= 0.0 || p >= 1.0 || sigma <= 0.0) {
36         goto error;
37     }
38 
39     q = p - 0.5;
40     if(fabs(q) <= 0.425) {
41         r = 0.180625 - q * q;
42         // Hash sum-55.8831928806149014439
43         num = (((((((2.5090809287301226727e+3 * r +
44                      3.3430575583588128105e+4) * r +
45                      6.7265770927008700853e+4) * r +
46                      4.5921953931549871457e+4) * r +
47                      1.3731693765509461125e+4) * r +
48                      1.9715909503065514427e+3) * r +
49                      1.3314166789178437745e+2) * r +
50                      3.3871328727963666080e+0) * q;
51         den = (((((((5.2264952788528545610e+3 * r +
52                      2.8729085735721942674e+4) * r +
53                      3.9307895800092710610e+4) * r +
54                      2.1213794301586595867e+4) * r +
55                      5.3941960214247511077e+3) * r +
56                      6.8718700749205790830e+2) * r +
57                      4.2313330701600911252e+1) * r +
58                      1.0);
59         if (den == 0.0) {
60             goto error;
61         }
62         x = num / den;
63         return mu + (x * sigma);
64     }
65     r = (q <= 0.0) ? p : (1.0 - p);
66     if (r <= 0.0 || r >= 1.0) {
67         goto error;
68     }
69     r = sqrt(-log(r));
70     if (r <= 5.0) {
71         r = r - 1.6;
72         // Hash sum-49.33206503301610289036
73         num = (((((((7.74545014278341407640e-4 * r +
74                      2.27238449892691845833e-2) * r +
75                      2.41780725177450611770e-1) * r +
76                      1.27045825245236838258e+0) * r +
77                      3.64784832476320460504e+0) * r +
78                      5.76949722146069140550e+0) * r +
79                      4.63033784615654529590e+0) * r +
80                      1.42343711074968357734e+0);
81         den = (((((((1.05075007164441684324e-9 * r +
82                      5.47593808499534494600e-4) * r +
83                      1.51986665636164571966e-2) * r +
84                      1.48103976427480074590e-1) * r +
85                      6.89767334985100004550e-1) * r +
86                      1.67638483018380384940e+0) * r +
87                      2.05319162663775882187e+0) * r +
88                      1.0);
89     } else {
90         r -= 5.0;
91         // Hash sum-47.52583317549289671629
92         num = (((((((2.01033439929228813265e-7 * r +
93                      2.71155556874348757815e-5) * r +
94                      1.24266094738807843860e-3) * r +
95                      2.65321895265761230930e-2) * r +
96                      2.96560571828504891230e-1) * r +
97                      1.78482653991729133580e+0) * r +
98                      5.46378491116411436990e+0) * r +
99                      6.65790464350110377720e+0);
100         den = (((((((2.04426310338993978564e-15 * r +
101                      1.42151175831644588870e-7) * r +
102                      1.84631831751005468180e-5) * r +
103                      7.86869131145613259100e-4) * r +
104                      1.48753612908506148525e-2) * r +
105                      1.36929880922735805310e-1) * r +
106                      5.99832206555887937690e-1) * r +
107                      1.0);
108     }
109     if (den == 0.0) {
110         goto error;
111     }
112     x = num / den;
113     if (q < 0.0) {
114         x = -x;
115     }
116     return mu + (x * sigma);
117 
118   error:
119     PyErr_SetString(PyExc_ValueError, "inv_cdf undefined for these parameters");
120     return -1.0;
121 }
122 
123 
124 static PyMethodDef statistics_methods[] = {
125     _STATISTICS__NORMAL_DIST_INV_CDF_METHODDEF
126     {NULL, NULL, 0, NULL}
127 };
128 
129 PyDoc_STRVAR(statistics_doc,
130 "Accelerators for the statistics module.\n");
131 
132 static struct PyModuleDef statisticsmodule = {
133         PyModuleDef_HEAD_INIT,
134         "_statistics",
135         statistics_doc,
136         -1,
137         statistics_methods,
138         NULL,
139         NULL,
140         NULL,
141         NULL
142 };
143 
144 PyMODINIT_FUNC
PyInit__statistics(void)145 PyInit__statistics(void)
146 {
147     PyObject *m = PyModule_Create(&statisticsmodule);
148     if (!m) return NULL;
149     return m;
150 }
151