用比较double和0

今天，我在看一些c++代码(别人写的)，发现了这一部分:

double someValue = ...
if (someValue <  std::numeric_limits<double>::epsilon() && 
    someValue > -std::numeric_limits<double>::epsilon()) {
  someValue = 0.0;
}

我在想这到底说得通不合理。

epsilon()的文档说:

该函数返回1与可[用双精度符号]表示的大于1的最小值之间的差值。

这是否也适用于0，即()的最小值大于0?或者有没有0到0 +之间的数可以用双精度数表示?

如果不是，那么比较是不是等同于someValue == 0.0?

当前回答

假设64位IEEE双精度，则有52位尾数和11位指数。让我们把它分解一下:

1.0000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 × 2^0 = 1

大于1的最小可表示数:

1.0000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000001 × 2^0 = 1 + 2^-52

因此:

epsilon = (1 + 2^-52) - 1 = 2^-52

在0和之间有数字吗?很多……例如，最小正可表示(正常)数为:

1.0000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 × 2^-1022 = 2^-1022

事实上，在0和之间有(1022 - 52 + 1)×2^52 = 4372995238176751616个数字，这是所有正可表示数字的47%…

2012-12-04 09:17:49

其他回答

该测试当然与someValue == 0不同。浮点数的全部思想是存储一个指数和一个显著值。因此，它们表示具有一定数量的精度二进制有效位数的值(在IEEE双精度的情况下为53)。可表示值在0附近比在1附近密集得多。

为了使用更熟悉的十进制系统，假设您使用exponent存储一个“4位有效数字”的十进制值。那么下一个大于1的可表示值是1.001 * 10^0，是1.000 * 10^ 3。但是1.000 * 10^-4也是可以表示的，假设指数可以存储-4。你可以相信我的话，IEEE double可以存储小于的指数。

你不能仅仅从这段代码中判断用作为边界是否有意义，你需要看一下上下文。可能是对产生someValue的计算错误的合理估计，也可能不是。

2012-12-04 08:52:16

“1和大于1的最小值之间的差值”意味着1 +“机器零”，这大约是10^-8或10^-16，这取决于你是否使用双变量的浮点数。你可以用1除以2，直到计算机看到1 = 1+1/2^p，如下所示:

#include <iostream>
#include "math.h"
using namespace std;

int main() {
    float a = 1;
    int n = 0;
    while(1+a != 1){
        a = a/2;
        n +=1;
    }
    cout << n-1 << endl << pow(2,-n);
    return 0;
}

2022-06-07 09:03:27

使用IEEE浮点，在最小的非零正数和最小的非零负数之间，存在两个值:正零和负零。测试一个值是否在最小的非零值之间等价于测试与零相等;然而，赋值可能会产生影响，因为它会将负0变为正0。

It would be conceivable that a floating-point format might have three values between the smallest finite positive and negative values: positive infinitesimal, unsigned zero, and negative infinitesimal. I am not familiar with any floating-point formats that in fact work that way, but such a behavior would be perfectly reasonable and arguably better than that of IEEE (perhaps not enough better to be worth adding extra hardware to support it, but mathematically 1/(1/INF), 1/(-1/INF), and 1/(1-1) should represent three distinct cases illustrating three different zeroes). I don't know whether any C standard would mandate that signed infinitesimals, if they exist, would have to compare equal to zero. If they do not, code like the above could usefully ensure that e.g. dividing a number repeatedly by two would eventually yield zero rather than being stuck on "infinitesimal".

2012-12-04 16:05:49

X和X的下一个值之间的差值根据X而变化。 Epsilon()只是1和下一个1的值之间的差。 0和下一个0值之间的差不是()。

相反，你可以使用std::nextafter来比较双精度值和0，如下所示:

bool same(double a, double b)
{
  return std::nextafter(a, std::numeric_limits<double>::lowest()) <= b
    && std::nextafter(a, std::numeric_limits<double>::max()) >= b;
}

double someValue = ...
if (same (someValue, 0.0)) {
  someValue = 0.0;
}

2016-02-06 18:29:34