<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<rss version="2.0">
<channel>
<title><![CDATA[观夏Note]]></title> 
<link>//gm.angeldm.com/index.php</link> 
<description><![CDATA[新技术番]]></description> 
<language>zh-cn</language> 
<copyright><![CDATA[观夏Note]]></copyright>
<item>
<link>//gm.angeldm.com/post//</link>
<title><![CDATA[float浮点不能精确表示二进制的问题]]></title> 
<author>果面 &lt;admin@yourname.com&gt;</author>
<category><![CDATA[程序开发]]></category>
<pubDate>Fri, 18 Nov 2011 07:48:12 +0000</pubDate> 
<guid>//gm.angeldm.com/post//</guid> 
<description>
<![CDATA[ 
	int和float都是4字节32位表示形式。为什么float的范围大于int？<br/><br/>float精度为6～7位。1.66*10^10的数字结果并不是166 0000 0000 指数越大，误差越大。<br/><br/>这些问题，都是浮点数的存储方式造成的。&nbsp;&nbsp;<br/><br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;float和double在存储方式上都是遵从IEEE的规范的，float遵从的是IEEE R32.24 ,而double 遵从的是R64.53。<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;无论是单精度还是双精度在存储中都分为三个部分：<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;符号位(Sign) : 0代表正，1代表为负<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;指数位（Exponent）:用于存储科学计数法中的指数数据，并且采用移位存储<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;尾数部分（Mantissa）：尾数部分<br/><br/>其中float的存储方式如下图所示：<br/><a href="//gm.angeldm.com/attachment.php?fid=11" target="_blank"><img src="//gm.angeldm.com/attachment.php?fid=11" class="insertimage" alt="点击在新窗口中浏览此图片" title="点击在新窗口中浏览此图片" border="0"/></a><br/>float类型的存储方式<br/><br/>而双精度的存储方式为:<br/><a href="//gm.angeldm.com/attachment.php?fid=12" target="_blank"><img src="//gm.angeldm.com/attachment.php?fid=12" class="insertimage" alt="点击在新窗口中浏览此图片" title="点击在新窗口中浏览此图片" border="0"/></a><br/>double类型数据的存储方式<br/><br/><div class="quote"><div class="quote-title">引用</div><div class="quote-content">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 将一个float型转化为内存存储格式的步骤为：<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; （1）先将这个实数的绝对值化为二进制格式。 <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; （2）将这个二进制格式实数的小数点左移或右移n位，直到小数点移动到第一个有效数字的右边。 <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; （3）从小数点右边第一位开始数出二十三位数字放入第22到第0位。 <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; （4）如果实数是正的，则在第31位放入“0”，否则放入“1”。 <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; （5）如果n 是左移得到的，说明指数是正的，第30位放入“1”。如果n是右移得到的或n=0，则第30位放入“0”。 <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; （6）如果n是左移得到的，则将n减去1后化为二进制，并在左边加“0”补足七位，放入第29到第23位。如果n是右移得到的或n=0，则将n化为二进制后在左边加“0”补足七位，再各位求反，再放入第29到第23位。</div></div><br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; R32.24和R64.53的存储方式都是用科学计数法来存储数据的，比如8.25用十进制的科学计数法表示就为:8.25*clip_image0021,而120.5可以表示为:1.205*clip_image0022,计算机根本不认识十进制的数据，他只认识0，1，所以在计算机存储中，首先要将上面的数更改为二进制的科学计数法表示，8.25用二进制表示可表示为1000.01,120.5用二进制表示为：1110110.1用二进制的科学计数法表示1000.01可以表示为1.0001*clip_image002[2],1110110.1可以表示为1.1101101*clip_image002[3],任何一个数都的科学计数法表示都为1.xxx*clip_image002[1],尾数部分就可以表示为xxxx,第一位都是1嘛，干嘛还要表示呀？可以将小数点前面的1省略，所以23bit的尾数部分，可以表示的精度却变成了24bit，道理就是在这里，那24bit能精确到小数点后几位呢，我们知道9的二进制表示为1001，所以4bit能精确十进制中的1位小数点，24bit就能使float能精确到小数点后6位，而对于指数部分，因为指数可正可负，8位的指数位能表示的指数范围就应该为:-127-128了，所以指数部分的存储采用移位存储，存储的数据为元数据+127，下面就看看8.25和120.5在内存中真正的存储方式。<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 首先看下8.25，用二进制的科学计数法表示为:1.0001*clip_image002[2]<br/><br/>按照上面的存储方式，符号位为:0，表示为正，指数位为:3+127=130 ,位数部分为,故8.25的存储方式如下图所示:<br/><a href="//gm.angeldm.com/attachment.php?fid=13" target="_blank"><img src="//gm.angeldm.com/attachment.php?fid=13" class="insertimage" alt="点击在新窗口中浏览此图片" title="点击在新窗口中浏览此图片" border="0"/></a><br/>单精度浮点数8.25的存储方式<br/><br/>而单精度浮点数120.5的存储方式如下图所示:<br/><a href="//gm.angeldm.com/attachment.php?fid=19" target="_blank"><img src="//gm.angeldm.com/attachment.php?fid=19" class="insertimage" alt="点击在新窗口中浏览此图片" title="点击在新窗口中浏览此图片" border="0"/></a><br/>单精度数120.5的存储方式<br/><br/><br/><div class="quote"><div class="quote-title">引用</div><div class="quote-content">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;将一个内存存储的float二进制格式转化为十进制的步骤： <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; （1）将第22位到第0位的二进制数写出来，在最左边补一位“1”，得到二十四位有效数字。将小数点点在最左边那个“1”的右边。 <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; （2）取出第29到第23位所表示的值n。当30位是“0”时将n各位求反。当30位是“1”时将n增1。 <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; （3）将小数点左移n位（当30位是“0”时）或右移n位（当30位是“1”时），得到一个二进制表示的实数。 <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; （4）将这个二进制实数化为十进制，并根据第31位是“0”还是“1”加上正号或负号即可。</div></div><br/><br/>那么如果给出内存中一段数据，并且告诉你是单精度存储的话，你如何知道该数据的十进制数值呢？其实就是对上面的反推过程，比如给出如下内存数据：0100001011101101000000000000，首先我们现将该数据分段，0 10000 0101 110 1101 0000 0000 0000 0000，在内存中的存储就为下图所示：<br/><a href="//gm.angeldm.com/attachment.php?fid=15" target="_blank"><img src="//gm.angeldm.com/attachment.php?fid=15" class="insertimage" alt="点击在新窗口中浏览此图片" title="点击在新窗口中浏览此图片" border="0"/></a><br/>浮点数的存储方式 float(转 - yanpol - yanpol的博客<br/><br/>根据我们的计算方式，可以计算出，这样一组数据表示为:1.1101101*clip_image002[3]=120.5<br/><br/>而双精度浮点数的存储和单精度的存储大同小异，不同的是指数部分和尾数部分的位数。所以这里不再详细的介绍双精度的存储方式了，只将120.5的最后存储方式图给出，大家可以仔细想想为何是这样子的<br/><a href="//gm.angeldm.com/attachment.php?fid=20" target="_blank"><img src="//gm.angeldm.com/attachment.php?fid=20" class="insertimage" alt="点击在新窗口中浏览此图片" title="点击在新窗口中浏览此图片" border="0"/></a><br/>文本框: 0 100 0000 0101 1101 1010 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000<br/><br/>下面我就这个基础知识点来解决一个我们的一个疑惑，请看下面一段程序，注意观察输出结果<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;float f = 2.2f;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;double d = (double)f;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Console.WriteLine(d.ToString("0.0000000000000"));<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;f = 2.25f;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;d = (double)f;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Console.WriteLine(d.ToString("0.0000000000000"));<br/><br/>可能输出的结果让大家疑惑不解，单精度的2.2转换为双精度后，精确到小数点后13位后变为了2.2000000476837，而单精度的2.25转换为双精度后，变为了2.2500000000000，为何2.2在转换后的数值更改了而2.25却没有更改呢？很奇怪吧？其实通过上面关于两种存储结果的介绍，我们已经大概能找到答案。首先我们看看2.25的单精度存储方式，很简单 0 1000 0001 001 0000 0000 0000 0000 0000,而2.25的双精度表示为:0 100 0000 0001 0010 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000,这样2.25在进行强制转换的时候，数值是不会变的，而我们再看看2.2呢，2.2用科学计数法表示应该为：将十进制的小数转换为二进制的小数的方法为将小数*2，取整数部分，所以0.282=0.4，所以二进制小数第一位为0.4的整数部分0，0.4×2=0.8，第二位为0,0.8*2=1.6,第三位为1，0.6×2 = 1.2，第四位为1，0.2*2=0.4，第五位为0，这样永远也不可能乘到=1.0，得到的二进制是一个无限循环的排列 00110011001100110011... ,对于单精度数据来说，尾数只能表示24bit的精度，所以2.2的float存储为:<br/><a href="//gm.angeldm.com/attachment.php?fid=17" target="_blank"><img src="//gm.angeldm.com/attachment.php?fid=17" class="insertimage" alt="点击在新窗口中浏览此图片" title="点击在新窗口中浏览此图片" border="0"/></a><br/>单精度数202的存储方式<br/><br/>但是这样存储方式，换算成十进制的值，却不会是2.2的，应为十进制在转换为二进制的时候可能会不准确，如2.2，而double类型的数据也存在同样的问题，所以在浮点数表示中会产生些许的误差，在单精度转换为双精度的时候，也会存在误差的问题，对于能够用二进制表示的十进制数据，如2.25，这个误差就会不存在，所以会出现上面比较奇怪的输出结果。<br/><br/><br/>附注：<br/><br/><div class="quote"><div class="quote-title">引用</div><div class="quote-content">小数的二进制表示问题<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 首先我们要搞清楚下面两个问题：<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (1)&nbsp;&nbsp;十进制整数如何转化为二进制数<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 算法很简单。举个例子，11表示成二进制数：<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 11/2=5&nbsp;&nbsp; 余&nbsp;&nbsp; 1<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 5/2=2&nbsp;&nbsp; 余&nbsp;&nbsp; 1<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 2/2=1&nbsp;&nbsp; 余&nbsp;&nbsp; 0<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 1/2=0&nbsp;&nbsp; 余&nbsp;&nbsp; 1<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;0结束&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 11二进制表示为(从下往上):1011<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;这里提一点：只要遇到除以后的结果为0了就结束了，大家想一想，所有的整数除以2是不是一定能够最终得到0。换句话说，所有的整数转变为二进制数的算法会不会无限循环下去呢？绝对不会，整数永远可以用二进制精确表示 ，但小数就不一定了。<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(2) 十进制小数如何转化为二进制数<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 算法是乘以2直到没有了小数为止。举个例子，0.9表示成二进制数<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 0.9*2=1.8&nbsp;&nbsp; 取整数部分&nbsp;&nbsp;1<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 0.8(1.8的小数部分)*2=1.6&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;取整数部分&nbsp;&nbsp;1<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 0.6*2=1.2&nbsp;&nbsp; 取整数部分&nbsp;&nbsp;1<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 0.2*2=0.4&nbsp;&nbsp; 取整数部分&nbsp;&nbsp;0<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 0.4*2=0.8&nbsp;&nbsp; 取整数部分&nbsp;&nbsp;0<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 0.8*2=1.6&nbsp;&nbsp; 取整数部分&nbsp;&nbsp;1<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 0.6*2=1.2&nbsp;&nbsp; 取整数部分&nbsp;&nbsp;0<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;.........&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;0.9二进制表示为(从上往下): 1100100100100......<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 注意：上面的计算过程循环了，也就是说*2永远不可能消灭小数部分，这样算法将无限下去。很显然，小数的二进制表示有时是不可能精确的 。其实道理很简单，十进制系统中能不能准确表示出1/3呢？同样二进制系统也无法准确表示1/10。这也就解释了为什么浮点型减法出现了"减不尽"的精度丢失问题。<br/></div></div>
]]>
</description>
</item><item>
<link>//gm.angeldm.com/read.php?&amp;guid=0#topreply</link>
<title><![CDATA[[评论] float浮点不能精确表示二进制的问题]]></title> 
<author> &lt;user@domain.com&gt;</author>
<category><![CDATA[评论]]></category>
<pubDate>Thu, 01 Jan 1970 00:00:00 +0000</pubDate> 
<guid>//gm.angeldm.com/read.php?&amp;guid=0#topreply</guid> 
<description>
<![CDATA[ 
	
]]>
</description>
</item>
</channel>
</rss>