提问人:Edoren 提问时间:12/24/2020 更新时间:12/24/2020 访问量:265
为什么 numeric_limits Machine Epsilon 不满足 1+e>1 条件?
Why the numeric_limits Machine Epsilon does not satisfy the 1+e>1 condition?
问:
如果我没记错的话,机器 Epsilon 的定义是满足条件的最小数字:
我试图利用 但该值不满足这一点,如果您尝试使用以下命令获取先前的浮点数:std::numeric_limits<float>::epsilon()
std::nextafter
#include <cmath>
#include <iostream>
#include <limits>
int main() {
float e = std::numeric_limits<float>::epsilon();
float previous = std::nextafter(e, -std::numeric_limits<float>::infinity());
std::cout << std::boolalpha << ((1.0f + previous) > 1.0f) << std::endl;
return 0;
}
这仍然输出 https://coliru.stacked-crooked.com/a/841e19dafcf0bf6f。true
在尝试使用获取号码后,我注意到正确的机器 Epsilon 应该是:std::nextafter
std::nextafter(std::numeric_limits<float>::epsilon() / 2.0f, std::numeric_limits<float>::infinity())
我使用以下代码对其进行了测试:
#include <cmath>
#include <iostream>
#include <limits>
bool verify(float e) {
return ((1.0f + e) > 1.0f);
}
int main() {
std::cout.precision(std::numeric_limits<float>::digits);
std::cout << std::boolalpha << std::fixed;
float epsilon = std::numeric_limits<float>::epsilon();
float last = epsilon;
while (true) {
last = std::nextafter(last, -std::numeric_limits<float>::infinity());
if ((1.0f + last) > 1.0f) {
epsilon = last;
} else {
break;
}
}
// Does not satisfy condition
std::cout << "last: " << verify(last) << " " << last << std::endl;
// Satisfy condition
std::cout << "epsilon: " << verify(epsilon) << " " << epsilon << std::endl;
float half_epsilon = std::numeric_limits<float>::epsilon() / 2.0f;
float actual_epsilon = std::nextafter(half_epsilon, std::numeric_limits<float>::infinity());
// Same as 'last' at this point
std::cout << "half_epsilon: " << verify(half_epsilon) << " " << half_epsilon << std::endl;
// Same as 'epsilon' at this point
std::cout << "actual_epsilon: " << verify(actual_epsilon) << " " << actual_epsilon << std::endl;
return 0;
}
这输出
last: false 0.000000059604644775390625
epsilon: true 0.000000059604651880817983
half_epsilon: false 0.000000059604644775390625
actual_epsilon: true 0.000000059604651880817983
https://coliru.stacked-crooked.com/a/3c66a2144e80a91b
我在这里错过了什么吗?
答:
如果我没记错的话,机器 Epsilon 的定义是满足条件的最低数字:[
1 + epsilon > 1
]
接近,但在 C++ 的上下文中你错了。(我相信你的定义在其他更学术的背景下是正确的。根据 cppreference.com 的说法,机器 epsilon 是“[指定] 浮点类型可表示的下一个值之间的差值”。机器 epsilon 确实满足 ,但它不一定是满足该条件的最小数字。但是,它是在所有舍入模式下满足该条件的最低数字。1.0
1 + epsilon > 1
因为机器 epsilon 比 小得多,所以 epsilon 和 之间有很多可表示的值。(这是浮点表示的基本目标。当其中任何一个被添加到 时,结果是不可表示的,因此需要对结果进行舍入。如果舍入模式为最接近的可表示值,则该总和将舍入到小数介于 和 之间的任何时间。另一方面,如果舍入模式始终趋于零,那么您将得到预期的结果。1.0
0.0
1.0
1 + epsilon
epsilon/2
3*epsilon/2
尝试将以下行添加到代码中。#include <cfenv>
fesetround(FE_TOWARDZERO);
这会导致任何介于 和 之间的总和四舍五入为 。您现在应该看到计算机 epsilon 的行为符合您的预期。1.0
1 + epsilon
1.0
其他有保证的舍入模式是朝向 -无穷大和朝向 +无穷大。有关详细信息,请参阅 cppreference.com。
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