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?
当前回答
不幸的是，即使您的“浪费”代码也是不正确的。EPSILON是可以添加到1.0并更改其值的最小值。值1.0非常重要——更大的数字在添加到EPSILON时不会改变。现在，您可以将这个值缩放到您正在比较的数字，以判断它们是否不同。比较两个双精度对象的正确表达式是:
if (fabs(a - b) <= DBL_EPSILON * fmax(fabs(a), fabs(b)))
{
// ...
}
这是最小值。一般来说，你会想要在计算中考虑噪声，并忽略一些最不重要的位，所以更现实的比较应该是这样的:
if (fabs(a - b) <= 16 * DBL_EPSILON * fmax(fabs(a), fabs(b)))
{
// ...
}
如果比较性能对您非常重要，并且您知道值的范围，那么您应该使用定点数字。
其他回答
下面是使用std::numeric_limits::epsilon()不是答案的证明——对于大于1的值它会失败:
证明我上面的评论:
#include <stdio.h>
#include <limits>
double ItoD (__int64 x) {
// Return double from 64-bit hexadecimal representation.
return *(reinterpret_cast<double*>(&x));
}
void test (__int64 ai, __int64 bi) {
double a = ItoD(ai), b = ItoD(bi);
bool close = std::fabs(a-b) < std::numeric_limits<double>::epsilon();
printf ("%.16f and %.16f %s close.\n", a, b, close ? "are " : "are not");
}
int main()
{
test (0x3fe0000000000000L,
0x3fe0000000000001L);
test (0x3ff0000000000000L,
0x3ff0000000000001L);
}
运行产生如下输出:
0.5000000000000000 and 0.5000000000000001 are close.
1.0000000000000000 and 1.0000000000000002 are not close.
请注意，在第二种情况下(1且仅大于1)，两个输入值尽可能接近，并且仍然比较为不接近。因此，对于大于1.0的值，不妨只使用相等性测试。当比较浮点值时，固定的epsilon将无法保存您的数据。
以更一般的方式:
template <typename T>
bool compareNumber(const T& a, const T& b) {
return std::abs(a - b) < std::numeric_limits<T>::epsilon();
}
注意: 正如@SirGuy所指出的，这种方法是有缺陷的。 我把这个答案留在这里，作为一个不遵循的例子。
这取决于你想要的比较有多精确。如果您想对完全相同的数字进行比较，那么只需使用==。(除非你真的想要完全相同的数字，否则你几乎不会想这么做。)在任何一个不错的平台上，你都可以做到以下几点:
diff= a - b; return fabs(diff)<EPSILON;
因为晶圆厂往往很快。我说的快是指它基本上是一个位与，所以它最好快。
用于比较双精度和浮点数的整数技巧很好，但往往会使各种CPU管道更难有效处理。现在，由于使用堆栈作为频繁使用的值的临时存储区域，在某些有序架构上它肯定不会更快。(在乎的人可以去Load-hit-store。)
我对任何涉及浮点减法的答案都非常谨慎(例如，fabs(a-b) < epsilon)。首先，浮点数在更大的量级上变得更稀疏，在足够大的量级上，当间隔大于时，您可能只需要做a == b。其次，减去两个非常接近的浮点数(因为您正在寻找接近相等的浮点数)正是您得到灾难性抵消的方式。
虽然不能移植，但我认为grom的答案在避免这些问题方面做得最好。
在这个版本中，你可以检查，这些数字之间的差异并不比某些分数(比如，0.0001%)更大:
bool floatApproximatelyEquals(const float a, const float b) {
if (b == 0.) return a == 0.; // preventing division by zero
return abs(1. - a / b) < 1e-6;
}
请注意Sneftel关于浮动可能的分数限制的评论。
还要注意的是，它不同于使用绝对的epsilon的方法——这里你不需要担心“数量级”——数字可能是，比如说1e100，或者1e-100，它们总是会被一致地比较，而且你不必为每一种情况更新epsilon。
