Tudo bem, sei que ele retorna a raiz quadrada de um número. Mas, que operações numéricas ele faz pra trazer esse resultado?
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2Não sei exatamente como o Javascript faz, mas há muitas formas. Uma das mais "famosas" é o Babylonian Method em que o valor da raíz (inicialmente chutado a partir do número de dígitos do valor para o qual se quer extrair a raíz) é "ajustado" pela média de valores super e sobre-estimados até convergir (isto é, não mais se alterar - veja o exemplo na página da Wikipedia referenciada). – Luiz Vieira 30/06/15 às 12:56
Como eu já havia comentado, eu não sei exatamente como o Javascript faz. Segundo a resposta do colega @Sergio, os navegadores têm liberdade de implementar nativamente como mais bem entenderem (e provavelmente usam também as implementações nativas das linguagens que foram utilizadas para criá-los).
De todas as formas, uma das implementações mais simples decorre do método de Newton (ainda que tenha sido descoberta ao menos 16 séculos antes - mais detalhes na Wikipedia). Ela se chama Método Babilônico (Babylonian Method).
A ideia é simples. Calcular é o mesmo que resolver a equação:
, já que o valor de
encontrado será igual à raíz quadrada procurada.
Em grosso modo, a resolução pelo método de Newton consiste em melhorar iterativamente o valor da raíz* da função estimada subtraindo dela uma "taxa de erro" ainda existente.
*Isto é, o valor de x
que faz a função resultar em 0
- não confundir com o valor da "raíz" quadrada.
A taxa de erro é dada pela razão entre o valor retornado pela função e o valor retornado pela primeira derivada da função:
Dessa forma, ao subtrair essa taxa de erro de um valor inicial escolhido , obtém-se um novo valor
mais próximo do valor real desejado:
Essa operação pode ser repetida (subtraindo-se o erro do novo valor) até que se obtenha um valor suficientemente próximo do real (convergência). A animação abaixo, reproduzida do link da Wikipedia sobre o método, ilustra esse processo iterativo.
A linha vermelha, tangente na curva no ponto de interseção do valor de x
escolhido no momento, é a derivada da função naquele ponto. Ela corta o eixo x
em outro ponto, obtido pela subtração. Assim, observa-se como gradualmente os novos valores convergem para o ponto de interesse (a raíz da função, isto é, o valor de x
onde a curva corta o eixo x
dado que deseja-se igualar a função a 0
).
Como a função de interesse é (onde a raíz da função será igual a raíz quadrada de
S
), ela pode ser algebricamente trabalhada como está descrito na Wikipedia (no primeiro link referenciado, sobre métodos de estimação):
Ou seja, basta processar iterativamente o valor...
... até a convergência, ou seja, até que a próxima estimativa não mude da anterior (com base em uma precisão desejada).
É possível implementar esse método em Javascript com o seguinte código (note a escolha deliberada de precisão com 5 casas decimais na chamada de .toFixed(5)
):
function bab_sqrt(fValue) {
if(fValue < 0)
return 0;
var fNext = fValue.toString().length * 100; // "Chuta" o valor inicial da raíz com base no número de dígitos
var fPrev = 0;
// Processa enquanto não convergir
// (isto é, enquanto fNext for diferente de fPrev com precisão de 5 decimais)
do {
fPrev = fNext;
fNext = 0.5 * (fPrev + fValue / fPrev);
} while(fNext.toFixed(5) != fPrev.toFixed(5))
return fNext;
}
Mas note que ele não funciona (sempre devolve 0
) para números negativos/complexos (tal qual a implementação nativa, que retorna NaN
).
Eis um exemplo mais completo, que compara os resultados nativos (implementado com Math.sqrt
do navegador) e manual (implementado com a função acima).
function doCalc() {
var fValue = parseFloat(document.getElementById("value").value);
var fRootNative = Math.sqrt(fValue);
var fRootCalc = bab_sqrt(fValue);
document.getElementById("result").innerHTML = "<p>Raíz (nativa) = " + fRootNative.toFixed(5) + "</p><p>Raíz (calculada) = " + fRootCalc.toFixed(5) + "</p>";
}
function bab_sqrt(fValue) {
if(fValue < 0)
return 0;
var fNext = fValue.toString().length * 100; // "Chuta" o valor inicial da raíz com base no número de dígitos
var fPrev = 0;
// Processa enquanto não convergir
// (isto é, enquanto fNext for diferente de fPrev com precisão de 5 decimais)
do {
fPrev = fNext;
fNext = 0.5 * (fPrev + fValue / fPrev);
} while(fNext.toFixed(5) != fPrev.toFixed(5))
return fNext;
}
Valor para extração da raíz: <input type="text" id="value"><br>
<button onclick="doCalc()">Calcular</button>
<p id="result"></p>
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1Muito boa reposta @Luiz Vieira, gostei da referência ao método de newton , embora tenha achado a pergunta meio óbvia para o apontamento do Sergio, parabéns. – Wellington Silva Ribeiro 30/06/15 às 15:33
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2Obrigado, @WellingtonSilvaRibeiro. Eu só postei a resposta porque poderia ajudar o AP caso fosse um trabalho acadêmico. De fato, a resposta do Sergio (juntamente com o comentário do bfavaretto) é a que realmente responde à pergunta, no sentido de que a implementação fica a cargo do navegador. Essa informação, embora possa parecer trivial, pode vir a ser importante dependendo do uso de Javascript que alguém irá fazer (científico ou em jogos, por exemplo). – Luiz Vieira 30/06/15 às 15:41
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1@Luiz Vieira, resposta perfeita. Ainda que eu não tenha sido perfeitamente claro, admito, na minha pergunta você captou a essência, cara. Eu queria saber sim como o JS calculava, e nisso a resposta do amigo Sergio ajudou bastante, mas a sua respondeu a questão que veio a seguir na minha cabeça. Eu sabia que era por estimação, mas não fazia idéia do cálculo. Muito obrigado! – Cesar de Barros 1/07/15 às 2:09
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1Por nada. Ainda assim, vale lembrar que há muitos outros métodos. O comentário do @bfavaretto, por exemplo, apresenta um código que (após uma verificação bem superficial) parece usar o método de cálculo digito-a-dígito. Tem uma descrição dele também lá no link da Wikipedia que eu já mencionei. Provavelmente essa é a implementação utilizada pelos navegadores. :) – Luiz Vieira 1/07/15 às 2:20
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P.S.: O método de Newton é a próxima sugestão nos algoritmos da IEEE 754, na seção "Other Methods", item A. – Luiz Vieira 1/07/15 às 2:26
Math.sqrt ( x )
Returns an implementation-dependent approximation to the square root of x.
If x is NaN, the result is NaN.
If x is less than 0, the result is NaN.
If x is +0, the result is +0.
If x is −0, the result is −0.
If x is +∞, the result is +∞.
Traduzindo a parte importante seria:
Retorna uma aproximação da raiz quadrada de x dependente/consoante da implementação.
Ou seja cada Browser pode implementar de maneira diferente. Isso não ajuda muito à tua pergunta... mas pelo menos sabes que não é um valor normalizado ou com uma regra igual para todos os browsers (pelo menos não há essa obrigação).
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2O ECMAScript 5 diz a mesma coisa. E recomenda usar os algoritmos da IEEE 754, que por sua vez recomenda usar a implementação do hardware (processador), quando disponível. – bfavaretto♦ 30/06/15 às 14:06