คุณใช้โฟลตเมื่อใดและเมื่อไหร่ที่คุณจะใช้สองครั้ง

194

บ่อยครั้งในประสบการณ์การเขียนโปรแกรมของฉันฉันต้องตัดสินใจว่าฉันควรใช้ทศนิยมหรือสองเท่าสำหรับจำนวนจริงของฉัน บางครั้งฉันไปลอยบางครั้งฉันไปสำหรับสองครั้ง แต่จริง ๆ แล้วรู้สึกส่วนตัวมากกว่านี้ ถ้าฉันจะเผชิญหน้าเพื่อปกป้องการตัดสินใจของฉันฉันอาจจะไม่ให้เหตุผลที่ดี

คุณใช้โฟลตเมื่อใดและเมื่อไหร่ที่คุณจะใช้สองเท่า คุณมักจะใช้สองครั้งต่อเมื่อมีข้อ จำกัด ของหน่วยความจำเกิดขึ้นและคุณจะต้องลอยตัว หรือคุณใช้งานแบบลอยตลอดเว้นแต่ความต้องการความแม่นยำต้องการให้คุณใช้สองเท่าหรือไม่ มีความแตกต่างอย่างมากเกี่ยวกับความซับซ้อนในการคำนวณของเลขคณิตพื้นฐานระหว่าง float และ double หรือไม่? ข้อดีและข้อเสียของการใช้ float หรือ double คืออะไร และคุณยังใช้คู่ยาวหรือไม่

c++ c floating-point numbers

— Jakub Zaverka
แหล่งที่มา

28

ในหลายกรณีคุณไม่ต้องการใช้ แต่เป็นทศนิยมชนิดทศนิยมหรือทศนิยม ชนิดทศนิยมชนิดไบนารีไม่สามารถแสดงทศนิยมได้อย่างแน่นอน

— CodesInChaos

3

เกี่ยวข้องกับสิ่งที่ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการปัดเศษทศนิยม? . @CodesInChaos คำตอบของฉันมีแนะนำแหล่งข้อมูลเพื่อช่วยให้คุณตัดสินใจได้ว่าไม่มีวิธีแก้ปัญหาที่เหมาะกับทุกขนาด

— Mark Booth

พบคำตอบที่ดีมากที่: Stack Overflow

— Haris

5

คุณหมายถึงอะไรโดย "ทศนิยม" หากคุณต้องการแสดงค่าเช่น 0.01 อย่างแน่นอน (พูดเพื่อเงิน) ดังนั้น (ไบนารี) floating-point ไม่ใช่คำตอบ หากคุณเพียงหมายถึงตัวเลขที่ไม่ใช่จำนวนเต็มจุดลอยตัวก็น่าจะพอแล้ว แต่ "ทศนิยม" ไม่ใช่คำที่ดีที่สุดในการอธิบายสิ่งที่คุณต้องการ

— Keith Thompson

1

คุณไม่มีทางเลือกเสมอไป ตัวอย่างเช่นบนแพลตฟอร์ม Arduino ทั้งคู่และลอยเท่ากับที่จะลอย คุณต้องหาไลบรารี Add-in เพื่อจัดการคู่ผสมจริง

— kiwiron

187

doubleทางเลือกเริ่มต้นสำหรับชนิดลอยจุดที่ควรจะเป็น และนี่ก็เป็นประเภทที่คุณได้รับกับตัวอักษรลอยจุดโดยไม่ต้องต่อท้ายหรือ (ใน C) ฟังก์ชั่นมาตรฐานที่ดำเนินการเกี่ยวกับตัวเลขทศนิยม (เช่นexp, sinฯลฯ )

float ควรใช้หากคุณจำเป็นต้องดำเนินการกับจำนวนจุดลอยตัวจำนวนมาก (คิดตามลำดับหลักพันหรือมากกว่า) และการวิเคราะห์อัลกอริทึมได้แสดงให้เห็นว่าช่วงที่ลดลงและความแม่นยำนั้นไม่ได้เป็นปัญหา

long doubleสามารถใช้งานได้หากคุณต้องการช่วงหรือความแม่นยำมากกว่าdoubleและหากให้สิ่งนี้ในแพลตฟอร์มเป้าหมายของคุณ

โดยสรุปfloatและlong doubleควรสงวนไว้สำหรับการใช้งานโดยผู้เชี่ยวชาญพร้อมdoubleสำหรับการใช้ "ทุกวัน"

— Bart van Ingen Schenau
แหล่งที่มา

10

ฉันอาจจะไม่พิจารณาโฟลตสำหรับค่าสองสามพันค่าเว้นแต่จะมีปัญหาเรื่องประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้องกับการแคชจุดลอยตัวและการถ่ายโอนข้อมูล มักจะมีค่าใช้จ่ายมากในการทำการวิเคราะห์เพื่อแสดงว่าโฟลตมีความแม่นยำเพียงพอ

— Patricia Shanahan

4

ภาคผนวกหากคุณต้องการความเข้ากันได้กับระบบอื่น ๆ มันจะเป็นประโยชน์ในการใช้ชนิดข้อมูลเดียวกัน

— zzzzBov

15

ฉันจะใช้จำนวนลอยหลายล้านไม่ใช่พัน นอกจากนี้ GPU บางตัวยังทำได้ดีกว่าด้วยการลอยในกรณีพิเศษนั้นใช้การลอย อย่างที่คุณพูดให้ใช้คู่ผสม

— user949300

4

@PatriciaShanahan - 'ปัญหาประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้องกับ .. ' ตัวอย่างที่ดีคือถ้าคุณวางแผนที่จะใช้ SSE2 หรือคำแนะนำเวกเตอร์ที่คล้ายกันคุณสามารถทำได้ 4 ops / vector ใน float (vs 2 ต่อคู่) ซึ่งสามารถปรับปรุงความเร็วได้อย่างมีนัยสำคัญ ( ครึ่งหนึ่งเป็นจำนวนมากและมีข้อมูลให้อ่านและเขียนมากถึงครึ่งหนึ่ง) สิ่งนี้สามารถลดเพดานที่ใช้ลอยได้อย่างมีนัยสำคัญและคุ้มค่ากับปัญหาในการเรียงลำดับปัญหาที่เป็นตัวเลข

— greggo

12

ฉันรับรองคำตอบนี้ด้วยคำแนะนำเพิ่มเติมหนึ่งข้อ: เมื่อมีการใช้งานด้วยค่า RGB สำหรับการแสดงผลก็เป็นที่ยอมรับได้ที่จะใช้float(และบางครั้งความแม่นยำครึ่งหนึ่ง) เพราะทั้งสายตามนุษย์จอแสดงผลหรือระบบสีมีความแม่นยำหลายบิต . คำแนะนำนี้ใช้สำหรับพูด OpenGL เป็นต้นคำแนะนำเพิ่มเติมนี้ไม่สามารถใช้ได้กับภาพทางการแพทย์ซึ่งมีข้อกำหนดด้านความแม่นยำที่เข้มงวดมากขึ้น

— ร

42

ไม่ค่อยมีสาเหตุที่จะใช้ลอยแทนที่จะเป็นสองเท่าในรหัสที่กำหนดเป้ ความแม่นยำพิเศษช่วยลด (แต่ไม่ได้กำจัด) โอกาสในการปัดเศษข้อผิดพลาดหรือความไม่แน่นอนอื่น ๆ ทำให้เกิดปัญหา

เหตุผลหลักที่ฉันคิดว่าจะใช้ลอยคือ:

คุณกำลังจัดเก็บตัวเลขจำนวนมากและจำเป็นต้องลดปริมาณการใช้หน่วยความจำของโปรแกรม
คุณกำลังกำหนดเป้าหมายระบบที่ไม่สนับสนุนจุดลอยตัวที่มีความแม่นยำเป็นสองเท่า จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้การ์ดกราฟิกจำนวนมากรองรับจุดลอยน้ำที่มีความแม่นยำเพียงจุดเดียว ฉันแน่ใจว่ามีโปรเซสเซอร์พลังงานต่ำและฝังตัวมากมายที่มีข้อ จำกัด ในการรองรับจุดลอยตัวเช่นกัน
คุณกำลังกำหนดเป้าหมายฮาร์ดแวร์ที่มีความแม่นยำเดียวเร็วกว่าความแม่นยำสองเท่าและแอปพลิเคชันของคุณใช้เลขคณิตจุดลอยตัวจำนวนมาก สำหรับซีพียู Intel รุ่นใหม่ฉันเชื่อว่าการคำนวณจุดลอยตัวทั้งหมดทำได้อย่างแม่นยำเป็นสองเท่าดังนั้นคุณจะไม่ได้อะไรเลยที่นี่
คุณกำลังเพิ่มประสิทธิภาพในระดับต่ำเช่นใช้คำสั่ง CPU พิเศษที่ทำงานกับหลายหมายเลขในเวลาเดียวกัน

ดังนั้นโดยทั่วไป double เป็นวิธีที่จะไปเว้นแต่ว่าคุณจะมีข้อ จำกัด ของฮาร์ดแวร์หรือการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าการจัดเก็บตัวเลขความแม่นยำสองเท่านั้นมีส่วนสำคัญต่อการใช้งานหน่วยความจำ

— user611910
แหล่งที่มา

2

"คอมพิวเตอร์สมัยใหม่" หมายถึงโปรเซสเซอร์ Intel x86 เครื่องจักรบางประเภทที่คนโบราณใช้ให้นั้นมีความแม่นยำเพียงพออย่างสมบูรณ์แบบสำหรับประเภทลอยขั้นพื้นฐาน (CDC 6600 ใช้คำ 60 บิต, 48 บิตของ mantissa เลขทศนิยมปกติ 12 บิตของเลขชี้กำลังนั่นเกือบจะเป็นสิ่งที่ x86 ให้คุณเพื่อความแม่นยำสองครั้ง)

— จอห์นอาร์ Strohm

@ John.R.Strohm: เห็นด้วย แต่ตัวแปลภาษา C ไม่มีอยู่ใน CDC6600 มันเป็น Fortran IV ...

— Basile Starynkevitch

โดย "คอมพิวเตอร์ที่ทันสมัย" ฉันหมายถึงโปรเซสเซอร์ใด ๆ ที่สร้างขึ้นในช่วงสิบหรือสองปีที่ผ่านมาหรือจริงๆแล้วเนื่องจากมาตรฐาน IEEE ของจุดลอยตัวถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวาง ฉันตระหนักดีว่ามีสถาปัตยกรรมที่ไม่ใช่ x86 อยู่และคำนึงถึงคำตอบของฉัน - ฉันพูดถึง GPU และตัวประมวลผลแบบฝังซึ่งโดยทั่วไปจะไม่ใช่ x86

— user611910

แต่นั่นไม่ใช่ความจริง SSE2 สามารถจัดการ 4 Floats หรือ 2 doubles ในการดำเนินการหนึ่ง AVX สามารถจัดการ 8 Floats หรือ 4 doubles AVX-512 สามารถจัดการ 16 Floats หรือ 8 doubles สำหรับการคำนวณที่มีประสิทธิภาพสูงใด ๆ คณิตศาสตร์เกี่ยวกับการลอยตัวนั้นควรพิจารณาเป็นสองเท่าของความเร็วของการดำเนินการเดียวกันในคู่ที่ x86

— Larry Gritz

1

และยิ่งแย่ไปกว่านั้นเนื่องจากคุณสามารถใส่แคชโปรเซสเซอร์ได้สองเท่าตามที่คุณทำได้ด้วยการเพิ่มเป็นสองเท่าและเวลาแฝงหน่วยความจำน่าจะเป็นปัญหาคอขวดหลักในหลาย ๆ โปรแกรม การรักษาชุดการทำงานของโฟลตให้อบอุ่นในแคชอาจเป็นลำดับความสำคัญได้เร็วกว่าการใช้สองเท่าและทำให้มันหกลงบน RAM

— Larry Gritz

10

ใช้doubleสำหรับการคำนวณและตัวแปรชั่วคราวทั้งหมดของคุณ ใช้floatเมื่อคุณต้องการที่จะรักษาอาร์เรย์ของตัวเลข - การfloat[](ถ้ามีความแม่นยำก็เพียงพอ) และคุณจะจัดการกับกว่านับหมื่นของfloatตัวเลข

ฟังก์ชันหรือตัวดำเนินการทางคณิตศาสตร์ส่วนใหญ่หรือตัวดำเนินการแปลง / คืนdoubleและคุณไม่ต้องการแปลงตัวเลขกลับไปfloatเป็นขั้นตอนกลาง

เช่นถ้าคุณมีการป้อนข้อมูลของ 100,000 float[]ตัวเลขจากไฟล์หรือกระแสและต้องจัดเรียงพวกเขาใส่ตัวเลขใน

— ฝายอึ้ง
แหล่งที่มา

5

บางแพลตฟอร์ม (ARM Cortex-M2, Cortex-M4 และอื่น ๆ ) ไม่รองรับสองครั้ง (สามารถตรวจสอบได้ในคู่มืออ้างอิงสำหรับโปรเซสเซอร์ของคุณหากไม่มีคำเตือนในการรวบรวมหรือข้อผิดพลาดก็ไม่ได้หมายความว่ารหัสนั้นเหมาะสมที่สุดคู่สามารถเทิดทูน.) นั่นคือเหตุผลที่คุณอาจต้องติดintหรือลอย

หากเป็นกรณีที่ไม่ได้ผมจะใช้คู่

คุณสามารถตรวจสอบบทความที่มีชื่อเสียงโดย D. Goldberg ("สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ทุกคนควรรู้เกี่ยวกับเลขทศนิยม") คุณควรคิดให้รอบคอบก่อนใช้เลขคณิตทศนิยม มีโอกาสที่ค่อนข้างใหญ่ที่พวกเขาไม่ต้องการเลยในสถานการณ์เฉพาะของคุณ

http://perso.ens-lyon.fr/jean-michel.muller/goldberg.pdf

— staroselskii
แหล่งที่มา

3

คำถามนี้ได้รับคำตอบค่อนข้างดีเมื่อหนึ่งปีที่แล้ว ... แต่ไม่ว่าในกรณีใดฉันจะบอกว่าเมื่อใดก็ตามที่คุณใช้ double บนแพลตฟอร์มที่มีการเร่งความเร็ว FPU ที่มีความแม่นยำสองเท่าคุณควรจะใช้มันในที่อื่น ๆ ปล่อยให้คอมไพเลอร์เลียนแบบแทนที่จะใช้ประโยชน์จาก FPU ด้วยจุดลอยตัวเท่านั้น (โปรดทราบว่า FPU ไม่จำเป็นต้องใช้บนแพลตฟอร์มทั้งหมดเช่นกันในความเป็นจริงสถาปัตยกรรม Cortex-M4 กำหนดไว้เป็นคุณสมบัติเสริม [M2 เป็นตัวพิมพ์ผิดหรือไม่?] )

— Selali Adobor

กุญแจสำคัญในการใช้เหตุผลนั้นก็คือในขณะที่มันเป็นเรื่องจริงก็ควรจะเหนื่อยกับการคำนวณเลขทศนิยมและมันก็เป็น "นิสัยใจคอ" หลายอย่างแน่นอนไม่ได้รับการสนับสนุนจาก FPU สำหรับคู่หมายถึงเพียงแค่ใช้คู่แทนลอย โดยทั่วไปแล้วการลอยตัวจะเร็วกว่าการเพิ่มเป็นสองเท่าและใช้หน่วยความจำน้อยกว่า (คุณสมบัติของ FPU จะแตกต่างกัน) ปริมาณการใช้ precludes จุดนี้จากการเพิ่มประสิทธิภาพก่อนวัยอันควร เช่นเดียวกับข้อเท็จจริงที่มีการซ้อนทับกันอย่างชัดเจนสำหรับแอปพลิเคชั่นจำนวนมาก (อาจมากที่สุด) องค์ประกอบในหน้านี้จำเป็นต้องคำนวณตำแหน่งและขนาดสัมพัทธ์จริง ๆ ให้เป็นทศนิยม13ตำแหน่งหรือไม่

— Selali Adobor

2

เมื่อรวมลิงค์ไปยังหน้าเว็บไซต์หรือเอกสารกรุณาคัดลอกข้อมูลที่เกี่ยวข้องหรือข้อมูลสรุปจากเอกสารไปยังคำตอบของคุณ การเชื่อมโยงนอกไซต์มีแนวโน้มที่จะหายไปเมื่อเวลาผ่านไป

— Adam Zuckerman

3

สำหรับปัญหาในโลกแห่งความจริงเกณฑ์การสุ่มตัวอย่างข้อมูลของคุณมีความสำคัญเมื่อตอบคำถามนี้ ในทำนองเดียวกันพื้นเสียงก็มีความสำคัญเช่นกัน หากเกินกว่าการเลือกประเภทข้อมูลของคุณจะไม่มีประโยชน์ใด ๆ จากความแม่นยำที่เพิ่มขึ้น

ตัวอย่างโลกแห่งความจริงส่วนใหญ่ จำกัด ไว้ที่ 24 บิต DAC s แนะนำว่าความแม่นยำ 32 บิตสำหรับการคำนวณในโลกแห่งความเป็นจริงควรจะเพียงพอโดยที่ซิกนิฟิแคนด์นั้นมีความแม่นยำ 24 บิต

ความแม่นยำสองเท่านั้นมาพร้อมกับหน่วยความจำ 2x ดังนั้นการ จำกัด การใช้งานของคู่มากกว่าลอยสามารถตัดรอยหน่วยความจำ / แบนด์วิดธ์ของการใช้งานอย่างมาก

— user3034617
แหล่งที่มา

-3

ทางเลือกของตัวแปรที่จะใช้ระหว่างการลอยตัวและการดับเบิลขึ้นอยู่กับความถูกต้องของข้อมูลที่ต้องการ หากคำตอบจำเป็นต้องมีความแตกต่างเล็กน้อยจากคำตอบจริงจำนวนตำแหน่งทศนิยมที่ต้องการจะมีจำนวนมากดังนั้นจะกำหนดให้ใช้เป็นสองเท่า

— David Monyancha
แหล่งที่มา

3

คำตอบนี้ไม่ได้เพิ่มอะไรใหม่ให้กับคำถามและไม่สามารถพูดสิ่งที่ใช้จริงได้

— Martijn Pieters

-5

โดยปกติแล้วฉันใช้floatประเภทเมื่อฉันไม่ต้องการความแม่นยำมาก - ตัวอย่างเช่นสำหรับเงิน - ซึ่งผิด แต่เป็นสิ่งที่ฉันเคยทำผิด

ในทางตรงกันข้ามฉันใช้doubleเมื่อฉันต้องการความแม่นยำมากขึ้นเช่นอัลกอริทึมทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน

มาตรฐาน C99 บอกสิ่งนี้:

จุดลอยมีสามประเภท: ลอยคู่และยาว ประเภทคู่ให้ความแม่นยำอย่างน้อยเท่ากับลอยและประเภทยาวคู่ให้ความแม่นยำเท่ากับคู่อย่างน้อย ชุดของค่าของประเภทลอยเป็นส่วนย่อยของชุดค่าของประเภทคู่; ชุดของค่าของ type double เป็นชุดย่อยของชุดค่าของ type long double

ฉันไม่เคยใช้จริง ๆlong doubleแต่ฉันไม่ได้ใช้ C / C ++ มากนัก ฉันมักจะใช้ภาษาที่พิมพ์แบบไดนามิกเช่น Python ที่คุณไม่ต้องสนใจเกี่ยวกับประเภท

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับคู่ VS ลอยดูคำถามนี้ที่ SO

— แอดดิสันมอนต์โกเมอรี่
แหล่งที่มา

25

การใช้จุดลอยตัวสำหรับการคำนวณเงินอย่างจริงจังอาจเป็นความผิดพลาด

— Bart van Ingen Schenau

17

ลอยเป็นประเภทที่ผิดสำหรับเงิน คุณต้องใช้ความแม่นยำสูงสุดเท่าที่จะทำได้

— ChrisF

8

@BartvanIngenSchenau จุดลอยเงินมักจะไม่เป็นไรจุดลอยตัวไบนารีไม่ได้ ตัวอย่างเช่น. net Decimalเป็นประเภททศนิยมและโดยทั่วไปจะเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับการคำนวณเงิน

— CodesInChaos

13

@ChrisF คุณไม่ต้องการ "ความแม่นยำสูง" สำหรับเงินคุณต้องมีค่าที่แน่นอน

— Sean McSomething

2

@SeanMcSomething - จุดประสงค์ อย่างไรก็ตามการลอยยังคงเป็นประเภทที่ไม่ถูกต้องและกำหนดประเภทจุดลอยตัวที่มีอยู่ในภาษาส่วนใหญ่ที่คุณต้องการ "ความแม่นยำสูง" เพื่อรับ "ค่าที่แน่นอน"

— ChrisF