比较两个双精度浮点数或两个浮点数最有效的方法是什么?
简单地这样做是不正确的:
bool CompareDoubles1 (double A, double B)
{
return A == B;
}
比如:
bool CompareDoubles2 (double A, double B)
{
diff = A - B;
return (diff < EPSILON) && (-diff < EPSILON);
}
似乎是浪费加工。
有人知道更聪明的浮点比较器吗?
比较浮点数取决于上下文。因为即使改变操作的顺序也会产生不同的结果,所以知道你希望这些数字有多“相等”是很重要的。
在研究浮点数比较时,比较Bruce Dawson编写的浮点数是一个很好的开始。
以下定义来自Knuth的《The art of computer programming》:
bool approximatelyEqual(float a, float b, float epsilon)
{
return fabs(a - b) <= ( (fabs(a) < fabs(b) ? fabs(b) : fabs(a)) * epsilon);
}
bool essentiallyEqual(float a, float b, float epsilon)
{
return fabs(a - b) <= ( (fabs(a) > fabs(b) ? fabs(b) : fabs(a)) * epsilon);
}
bool definitelyGreaterThan(float a, float b, float epsilon)
{
return (a - b) > ( (fabs(a) < fabs(b) ? fabs(b) : fabs(a)) * epsilon);
}
bool definitelyLessThan(float a, float b, float epsilon)
{
return (b - a) > ( (fabs(a) < fabs(b) ? fabs(b) : fabs(a)) * epsilon);
}
当然,选择取决于上下文,并决定你想要的数字有多相等。
比较浮点数的另一种方法是查看数字的ULP(最后位置的单位)。虽然没有专门处理比较,但“每个计算机科学家都应该知道浮点数”这篇论文是了解浮点数如何工作以及陷阱是什么,包括什么是ULP的很好的资源。
/// testing whether two doubles are almost equal. We consider two doubles
/// equal if the difference is within the range [0, epsilon).
///
/// epsilon: a positive number (supposed to be small)
///
/// if either x or y is 0, then we are comparing the absolute difference to
/// epsilon.
/// if both x and y are non-zero, then we are comparing the relative difference
/// to epsilon.
bool almost_equal(double x, double y, double epsilon)
{
double diff = x - y;
if (x != 0 && y != 0){
diff = diff/y;
}
if (diff < epsilon && -1.0*diff < epsilon){
return true;
}
return false;
}
我在我的小项目中使用了这个函数,它是有效的,但注意以下几点:
双精度误差可以为你制造惊喜。假设epsilon = 1.0e-6,那么根据上面的代码,1.0和1.000001不应该被认为是相等的,但在我的机器上,函数认为它们是相等的,这是因为1.000001不能精确地转换为二进制格式,它可能是1.0000009xxx。我用1.0和1.0000011测试了它,这次我得到了预期的结果。