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

我认为这取决于你电脑的精度。 看一下这张表:你可以看到,如果用double表示,但你的精度更高,比较并不等于

someValue == 0.0

不管怎样,这是个好问题!

其他回答

假设系统无法区分1.000000000000000000000和1.00000000000000001。这是1.0和1.0 + 1e-20。你认为在-1e-20和+1e-20之间还有一些值可以表示吗?

我认为这取决于你电脑的精度。 看一下这张表:你可以看到,如果用double表示,但你的精度更高,比较并不等于

someValue == 0.0

不管怎样,这是个好问题!

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%…

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;
}

可以用下面的程序输出一个数(1.0,0.0,…)的近似值(可能的最小差值)。输出如下: 0.0 = 4.940656e-324 1.0的是2.220446e-16 稍微思考一下就会明白,我们用来计算它的值的数字越小,指数就越小,因为指数可以调整到这个数字的大小。

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
double getEps (double m) {
  double approx=1.0;
  double lastApprox=0.0;
  while (m+approx!=m) {
    lastApprox=approx;
    approx/=2.0;
  }
  assert (lastApprox!=0);
  return lastApprox;
}
int main () {
  printf ("epsilon for 0.0 is %e\n", getEps (0.0));
  printf ("epsilon for 1.0 is %e\n", getEps (1.0));
  return 0;
}