Ruby script to compute Pi with Euler's formula.

ccalc_pi_euler.rb

#! /usr/local/bin/ruby
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# 円周率計算 by オイラーの公式
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#
class CalcPiEular
  FNAME = "pi_eular.txt"

  def initialize(x)
    @l  = x                     # 計算桁数
    @l1 = (@l / 8) + 1          # 配列サイズ
    n   = (@l / Math::log10(7) + 1)
    @n  = (n / 2).truncate + 1  # 計算項数
  end

  # 計算・結果出力
  def calc
    # 計算開始時刻
    t0 = Time.now
    # 配列宣言・初期化
    s = Array.new(@l1 + 2, 0)  # 総和
    a = Array.new(@l1 + 2, 0)  # オイラー公式の前の項
    b = Array.new(@l1 + 2, 0)  # オイラーの公式の後の項
    q = Array.new(@l1 + 2, 0)  # オイラーの公式の前の項＋後の項
    # オイラーの公式
    a[0] = 20 *  7
    b[0] =  8 * 79
    b = long_div(b, 3)
    1.upto(@n) do |k|
      a = long_div(a,    7 *  7)
      b = long_mul(b,    3 *  3)
      b = long_div(b,   79 * 79)
      q = long_add(a,         b)
      q = long_div(q, 2 * k - 1)
      s = k % 2 == 0 ? long_sub(s, q) : long_add(s, q)
    end
    # 計算終了時刻
    t1 = Time.now
    # 計算時間
    tt = t1 - t0
    # 結果出力
    display(tt, s)
  rescue => e
    raise
  end

  # ロング + ロング
  def long_add(a, b)
    z = Array.new(@l1 + 2, 0)
    cr = 0
    (@l1 + 1).downto(0) do |i|
      z[i] = a[i] + b[i] + cr
      if z[i] < 100000000
        cr = 0
      else
        z[i] -= 100000000
        cr = 1
      end
    end
    return z
  rescue => e
    raise
  end

  # ロング - ロング
  def long_sub(a, b)
    z = Array.new(@l1 + 2, 0)
    br = 0
    (@l1 + 1).downto(0) do |i|
      z[i] = a[i] - b[i] - br
      if z[i] >= 0
        br = 0
      else
        z[i] += 100000000
        br = 1
      end
    end
    return z
  rescue => e
    raise
  end

  # ロング * ショート
  def long_mul(a, b)
    z = Array.new(@l1 + 2, 0)
    cr = 0
    (@l1 + 1).downto(0) do |i|
      w = a[i]
      z[i] = (w * b + cr) % 100000000
      cr = (w * b + cr) / 100000000
    end
    return z
  rescue => e
    raise
  end

  # ロング / ショート
  def long_div(a, b)
    z = Array.new(@l1 + 2, 0)
    r = 0
    0.upto(@l1 + 1) do |i|
      w = a[i]
      z[i] = (w + r) / b
      r = ((w + r) % b) * 100000000
    end
    return z
  rescue => e
    raise
  end

  # 結果出力
  def display(tt, s)
    puts "** Pi Computation with the Eular formula method **"
    printf("   Digits = %d.\n", @l)
    printf("   Time   = %f seconds\n", tt)
    # ファイル出力
    out_file = File.open(FNAME, "w")
    out_file.puts "** Pi Computation with the Eular formula method **"
    out_file.printf("   Digits = %d.\n", @l)
    out_file.printf("   Time   = %f seconds.\n\n", tt)
    out_file.printf("          %d.\n", s[0])
    1.upto(@l1 - 1) do |i|
      out_file.printf("%08d:", (i - 1) * 8 + 1) if (i % 10 == 1)
      out_file.printf(" %08d", s[i])
      out_file.printf("\n") if (i % 10 == 0)
    end
    printf("\n")
  rescue => e
    raise
  end
end

if __FILE__ == $0
  begin
    print "Please input number of Pi Decimal-Digits : "
    n = gets.to_i
    # 計算クラスインスタンス化
    obj = CalcPiEular.new(n)
    # 円周率計算
    obj.calc
  rescue => e
    $stderr.puts "[#{e.class}] #{e.message}\n"
    e.backtrace.each{ |tr| $stderr.puts "\t#{tr}" }
  end
end