chengkun
2025-06-05 4080b5997b38ca84b3b203c7101dcadb97b76925
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
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
<?php
 
namespace PhpOffice\PhpSpreadsheet\Calculation\Statistical\Distributions;
 
use PhpOffice\PhpSpreadsheet\Calculation\ArrayEnabled;
use PhpOffice\PhpSpreadsheet\Calculation\Engineering;
use PhpOffice\PhpSpreadsheet\Calculation\Exception;
use PhpOffice\PhpSpreadsheet\Calculation\Information\ExcelError;
 
class Normal
{
    use ArrayEnabled;
 
    public const SQRT2PI = 2.5066282746310005024157652848110452530069867406099;
 
    /**
     * NORMDIST.
     *
     * Returns the normal distribution for the specified mean and standard deviation. This
     * function has a very wide range of applications in statistics, including hypothesis
     * testing.
     *
     * @param mixed $value Float value for which we want the probability
     *                      Or can be an array of values
     * @param mixed $mean Mean value as a float
     *                      Or can be an array of values
     * @param mixed $stdDev Standard Deviation as a float
     *                      Or can be an array of values
     * @param mixed $cumulative Boolean value indicating if we want the cdf (true) or the pdf (false)
     *                      Or can be an array of values
     *
     * @return array|float|string The result, or a string containing an error
     *         If an array of numbers is passed as an argument, then the returned result will also be an array
     *            with the same dimensions
     */
    public static function distribution(mixed $value, mixed $mean, mixed $stdDev, mixed $cumulative): array|string|float
    {
        if (is_array($value) || is_array($mean) || is_array($stdDev) || is_array($cumulative)) {
            return self::evaluateArrayArguments([self::class, __FUNCTION__], $value, $mean, $stdDev, $cumulative);
        }
 
        try {
            $value = DistributionValidations::validateFloat($value);
            $mean = DistributionValidations::validateFloat($mean);
            $stdDev = DistributionValidations::validateFloat($stdDev);
            $cumulative = DistributionValidations::validateBool($cumulative);
        } catch (Exception $e) {
            return $e->getMessage();
        }
 
        if ($stdDev < 0) {
            return ExcelError::NAN();
        }
 
        if ($cumulative) {
            return 0.5 * (1 + Engineering\Erf::erfValue(($value - $mean) / ($stdDev * sqrt(2))));
        }
 
        return (1 / (self::SQRT2PI * $stdDev)) * exp(0 - (($value - $mean) ** 2 / (2 * ($stdDev * $stdDev))));
    }
 
    /**
     * NORMINV.
     *
     * Returns the inverse of the normal cumulative distribution for the specified mean and standard deviation.
     *
     * @param mixed $probability Float probability for which we want the value
     *                      Or can be an array of values
     * @param mixed $mean Mean Value as a float
     *                      Or can be an array of values
     * @param mixed $stdDev Standard Deviation as a float
     *                      Or can be an array of values
     *
     * @return array|float|string The result, or a string containing an error
     *         If an array of numbers is passed as an argument, then the returned result will also be an array
     *            with the same dimensions
     */
    public static function inverse(mixed $probability, mixed $mean, mixed $stdDev): array|string|float
    {
        if (is_array($probability) || is_array($mean) || is_array($stdDev)) {
            return self::evaluateArrayArguments([self::class, __FUNCTION__], $probability, $mean, $stdDev);
        }
 
        try {
            $probability = DistributionValidations::validateProbability($probability);
            $mean = DistributionValidations::validateFloat($mean);
            $stdDev = DistributionValidations::validateFloat($stdDev);
        } catch (Exception $e) {
            return $e->getMessage();
        }
 
        if ($stdDev < 0) {
            return ExcelError::NAN();
        }
 
        return (self::inverseNcdf($probability) * $stdDev) + $mean;
    }
 
    /*
     *                                inverse_ncdf.php
     *                            -------------------
     *    begin                : Friday, January 16, 2004
     *    copyright            : (C) 2004 Michael Nickerson
     *    email                : nickersonm@yahoo.com
     *
     */
    private static function inverseNcdf(float $p): float
    {
        //    Inverse ncdf approximation by Peter J. Acklam, implementation adapted to
        //    PHP by Michael Nickerson, using Dr. Thomas Ziegler's C implementation as
        //    a guide. http://home.online.no/~pjacklam/notes/invnorm/index.html
        //    I have not checked the accuracy of this implementation. Be aware that PHP
        //    will truncate the coeficcients to 14 digits.
 
        //    You have permission to use and distribute this function freely for
        //    whatever purpose you want, but please show common courtesy and give credit
        //    where credit is due.
 
        //    Input paramater is $p - probability - where 0 < p < 1.
 
        //    Coefficients in rational approximations
        static $a = [
            1 => -3.969683028665376e+01,
            2 => 2.209460984245205e+02,
            3 => -2.759285104469687e+02,
            4 => 1.383577518672690e+02,
            5 => -3.066479806614716e+01,
            6 => 2.506628277459239e+00,
        ];
 
        static $b = [
            1 => -5.447609879822406e+01,
            2 => 1.615858368580409e+02,
            3 => -1.556989798598866e+02,
            4 => 6.680131188771972e+01,
            5 => -1.328068155288572e+01,
        ];
 
        static $c = [
            1 => -7.784894002430293e-03,
            2 => -3.223964580411365e-01,
            3 => -2.400758277161838e+00,
            4 => -2.549732539343734e+00,
            5 => 4.374664141464968e+00,
            6 => 2.938163982698783e+00,
        ];
 
        static $d = [
            1 => 7.784695709041462e-03,
            2 => 3.224671290700398e-01,
            3 => 2.445134137142996e+00,
            4 => 3.754408661907416e+00,
        ];
 
        //    Define lower and upper region break-points.
        $p_low = 0.02425; //Use lower region approx. below this
        $p_high = 1 - $p_low; //Use upper region approx. above this
 
        if (0 < $p && $p < $p_low) {
            //    Rational approximation for lower region.
            $q = sqrt(-2 * log($p));
 
            return ((((($c[1] * $q + $c[2]) * $q + $c[3]) * $q + $c[4]) * $q + $c[5]) * $q + $c[6])
                / (((($d[1] * $q + $d[2]) * $q + $d[3]) * $q + $d[4]) * $q + 1);
        } elseif ($p_high < $p && $p < 1) {
            //    Rational approximation for upper region.
            $q = sqrt(-2 * log(1 - $p));
 
            return -((((($c[1] * $q + $c[2]) * $q + $c[3]) * $q + $c[4]) * $q + $c[5]) * $q + $c[6])
                / (((($d[1] * $q + $d[2]) * $q + $d[3]) * $q + $d[4]) * $q + 1);
        }
 
        //    Rational approximation for central region.
        $q = $p - 0.5;
        $r = $q * $q;
 
        return ((((($a[1] * $r + $a[2]) * $r + $a[3]) * $r + $a[4]) * $r + $a[5]) * $r + $a[6]) * $q
                / ((((($b[1] * $r + $b[2]) * $r + $b[3]) * $r + $b[4]) * $r + $b[5]) * $r + 1);
    }
}