我需要一个简单的浮点舍入函数,这样:
double round(double);
round(0.1) = 0
round(-0.1) = 0
round(-0.9) = -1
我可以在math.h中找到ceil()和floor() -但没有round()。
它是否以另一个名字出现在标准c++库中,或者它是否丢失了??
我需要一个简单的浮点舍入函数,这样:
double round(double);
round(0.1) = 0
round(-0.1) = 0
round(-0.9) = -1
我可以在math.h中找到ceil()和floor() -但没有round()。
它是否以另一个名字出现在标准c++库中,或者它是否丢失了??
当前回答
如果你最终想要将round()函数的双输出转换为int型,那么这个问题的可接受的解决方案将如下所示:
int roundint(double r) {
return (int)((r > 0.0) ? floor(r + 0.5) : ceil(r - 0.5));
}
当传入均匀随机值时,在我的机器上大约为8.88 ns。
据我所知,下面的功能是等效的,但在我的机器上是2.48 ns,具有显著的性能优势:
int roundint (double r) {
int tmp = static_cast<int> (r);
tmp += (r-tmp>=.5) - (r-tmp<=-.5);
return tmp;
}
性能更好的原因之一是跳过了分支。
其他回答
不需要实现任何东西,所以我不确定为什么这么多答案涉及定义、函数或方法。
C99中
我们有下面的and和header <tgmath.h>用于类型泛型宏。
#include <math.h>
double round (double x);
float roundf (float x);
long double roundl (long double x);
如果您不能编译它,那么您可能遗漏了数学库。类似的命令适用于我拥有的每个C编译器(几个)。
gcc -lm -std=c99 ...
c++ 11
我们在#include <cmath>中有以下和其他依赖于IEEE双精度浮点数的重载。
#include <math.h>
double round (double x);
float round (float x);
long double round (long double x);
double round (T x);
在std名称空间中也有等价物。
如果不能编译,则可能使用C编译而不是c++。下面的基本命令对于g++ 6.3.1、x86_64-w64-mingw32-g++ 6.3.0、clang-x86_64++ 3.8.0和Visual c++ 2015 Community既不会产生错误也不会产生警告。
g++ -std=c++11 -Wall
有序数除法
当除两个序数时,其中T是短的,int,长,或另一个序数,舍入表达式是这样的。
T roundedQuotient = (2 * integerNumerator + 1)
/ (2 * integerDenominator);
精度
毫无疑问,浮点运算中会出现奇怪的错误,但这只是在数字出现时才会出现,与四舍五入无关。
来源不仅仅是IEEE浮点数表示的尾数中的有效数字的数量,它与我们作为人类的十进制思维有关。
10是5和2的乘积,5和2是相对质数。因此,IEEE浮点标准不可能完美地表示为所有二进制数字表示的十进制数。
这不是舍入算法的问题。在选择类型和设计计算、数据输入和数字显示时,应该考虑到数学现实。如果应用程序显示的数字显示了这些十进制-二进制转换问题,那么该应用程序在视觉上表达了数字现实中不存在的、应该更改的准确性。
它通常实现为下限(值+ 0.5)。
编辑:它可能不叫四舍五入,因为我知道至少有三种四舍五入算法:四舍五入到零,四舍五入到最接近的整数,以及银行家的四舍五入。你要求的是最接近的整数。
它在cmath中从c++ 11开始提供(根据http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2012/n3337.pdf)
#include <cmath>
#include <iostream>
int main(int argc, char** argv) {
std::cout << "round(0.5):\t" << round(0.5) << std::endl;
std::cout << "round(-0.5):\t" << round(-0.5) << std::endl;
std::cout << "round(1.4):\t" << round(1.4) << std::endl;
std::cout << "round(-1.4):\t" << round(-1.4) << std::endl;
std::cout << "round(1.6):\t" << round(1.6) << std::endl;
std::cout << "round(-1.6):\t" << round(-1.6) << std::endl;
return 0;
}
输出:
round(0.5): 1
round(-0.5): -1
round(1.4): 1
round(-1.4): -1
round(1.6): 2
round(-1.6): -2
正如在评论和其他回答中指出的那样,ISO c++标准库直到ISO c++ 11才添加round(),当时该函数是通过引用ISO C99标准数学库而引入的。
For positive operands in [½, ub] round(x) == floor (x + 0.5), where ub is 223 for float when mapped to IEEE-754 (2008) binary32, and 252 for double when it is mapped to IEEE-754 (2008) binary64. The numbers 23 and 52 correspond to the number of stored mantissa bits in these two floating-point formats. For positive operands in [+0, ½) round(x) == 0, and for positive operands in (ub, +∞] round(x) == x. As the function is symmetric about the x-axis, negative arguments x can be handled according to round(-x) == -round(x).
这导致了下面的压缩代码。它在各种平台上编译成合理数量的机器指令。我观察到gpu上最紧凑的代码,其中my_roundf()需要大约12条指令。根据处理器架构和工具链的不同,这种基于浮点的方法可能比在不同答案中引用的newlib基于整数的实现更快或更慢。
我使用Intel编译器版本13对my_roundf()与newlib roundf()实现进行了详尽的测试,同时使用/fp:strict和/fp:fast。我还检查了newlib版本是否与Intel编译器mathimf库中的roundf()匹配。对于双精度round()不可能进行详尽的测试,但是代码在结构上与单精度实现相同。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
float my_roundf (float x)
{
const float half = 0.5f;
const float one = 2 * half;
const float lbound = half;
const float ubound = 1L << 23;
float a, f, r, s, t;
s = (x < 0) ? (-one) : one;
a = x * s;
t = (a < lbound) ? x : s;
f = (a < lbound) ? 0 : floorf (a + half);
r = (a > ubound) ? x : (t * f);
return r;
}
double my_round (double x)
{
const double half = 0.5;
const double one = 2 * half;
const double lbound = half;
const double ubound = 1ULL << 52;
double a, f, r, s, t;
s = (x < 0) ? (-one) : one;
a = x * s;
t = (a < lbound) ? x : s;
f = (a < lbound) ? 0 : floor (a + half);
r = (a > ubound) ? x : (t * f);
return r;
}
uint32_t float_as_uint (float a)
{
uint32_t r;
memcpy (&r, &a, sizeof(r));
return r;
}
float uint_as_float (uint32_t a)
{
float r;
memcpy (&r, &a, sizeof(r));
return r;
}
float newlib_roundf (float x)
{
uint32_t w;
int exponent_less_127;
w = float_as_uint(x);
/* Extract exponent field. */
exponent_less_127 = (int)((w & 0x7f800000) >> 23) - 127;
if (exponent_less_127 < 23) {
if (exponent_less_127 < 0) {
/* Extract sign bit. */
w &= 0x80000000;
if (exponent_less_127 == -1) {
/* Result is +1.0 or -1.0. */
w |= ((uint32_t)127 << 23);
}
} else {
uint32_t exponent_mask = 0x007fffff >> exponent_less_127;
if ((w & exponent_mask) == 0) {
/* x has an integral value. */
return x;
}
w += 0x00400000 >> exponent_less_127;
w &= ~exponent_mask;
}
} else {
if (exponent_less_127 == 128) {
/* x is NaN or infinite so raise FE_INVALID by adding */
return x + x;
} else {
return x;
}
}
x = uint_as_float (w);
return x;
}
int main (void)
{
uint32_t argi, resi, refi;
float arg, res, ref;
argi = 0;
do {
arg = uint_as_float (argi);
ref = newlib_roundf (arg);
res = my_roundf (arg);
resi = float_as_uint (res);
refi = float_as_uint (ref);
if (resi != refi) { // check for identical bit pattern
printf ("!!!! arg=%08x res=%08x ref=%08x\n", argi, resi, refi);
return EXIT_FAILURE;
}
argi++;
} while (argi);
return EXIT_SUCCESS;
}
基于Kalaxy的响应,下面是一个模板化的解决方案,它将任何浮点数舍入为基于自然舍入的最接近的整数类型。如果值超出了整数类型的范围,它还会在调试模式下抛出一个错误,从而大致作为一个可行的库函数。
// round a floating point number to the nearest integer
template <typename Arg>
int Round(Arg arg)
{
#ifndef NDEBUG
// check that the argument can be rounded given the return type:
if (
(Arg)std::numeric_limits<int>::max() < arg + (Arg) 0.5) ||
(Arg)std::numeric_limits<int>::lowest() > arg - (Arg) 0.5)
)
{
throw std::overflow_error("out of bounds");
}
#endif
return (arg > (Arg) 0.0) ? (int)(r + (Arg) 0.5) : (int)(r - (Arg) 0.5);
}