【C语言】浮点数和0比较

简介: 浮点数和0比较

一. 浮点数存储时是有精度损失的

下面程序中我们打印一个浮点数的值


int main()
{
  double d = 3.6;
  printf("%.50f\n", d);
  return 0;
}

观察到浮点数存储在内存空间中是有内存损失的:

6b74bea1f130497f8da86fc992cf5e57.png


二. 浮点数不能直接进行 == 比较

所有存储在内存中的浮点数都不能做到完全精确,如果拿它们进行计算,那误差更是在所难免。

int main()
{
  double x = 1.0;
  double y = 0.1;
  printf("%.50f\n", x - 0.9);// 预计得到0.1
  printf("%.50f\n", y);
  if ((x - 0.9) == y)
  {
  printf("you can see me!\n");
  }
  else
  {
  printf("oops!\n");
  }
  return 0;
}


编译运行:


603db4fe2ce348bf8e93e86d0ac1b4e3.png

三. 使用精度来比较两个浮点数是否相等

既然浮点数的误差在所难免,那么我们可以考虑两个浮点数相等的条件是:它们差值的绝对值是一个很小的数的话,那么可以说这两个浮点数是相等的。


我们可以自定义一个最小差值,或者叫最小精确度EPSILON,它的值是 0.0000001


#define EPSILON 0.0000001
int main()
{
  double x = 1.0;
  double y = 0.1;
  printf("%.50f\n", x - 0.9);
  printf("%.50f\n", y);
  // 另一种写法:
  // if(((x - 0.9) - y) > -EPSILON && ((x - 0.9) - y) < EPSILON)
  if (fabs((x - 0.9) - y) < EPSILON)
  {
  printf("you can see me!\n");
  }
  else
  {
  printf("oops!\n");
  }
  return 0;
}


编译运行:

cb4182106a024ebd83f36a27d2d524a9.png


实际比较时,有各种各样的数据,这个最小精度我们不好掌握的话,可以使用系统提供的最小精度:


#define DBL_EPSILON 2.2204460492503131e-016 // smallest such that 1.0+DBL_EPSILON != 1.0

#define FLT_EPSILON 1.192092896e-07F // smallest such that 1.0+FLT_EPSILON != 1.0

四. 浮点数和0比较

上面我们知道了判断两个浮点数是否相等的方法就是看


if ( fabs(x - y) < DBL_EPSILON)


这个条件是否成立。


是否可以以此类推,判断一个浮点数 x 是否和 0 相等的话就是看


if ( fabs(x - 0) < DBL_EPSILON) 即 if ( fabs(x) < DBL_EPSILON)


下面用一段代码举例:

int main()
{
  double x = 0.000000000000000000000001;
  if (fabs(x) < DBL_EPSILON)
  {
  printf("x == 0.0\n");
  }
  else
  {
  printf("x != 0.0\n");
  }
  return 0;
}


编译运行:


8a87a9e85d5341a4bccb31a3d88b6356.png


还有一个问题,就是用绝对值和 DBL_EPSILON 进行比较时能否用 <= 呢?


我们在来看看 DBL_EPSILON 是怎么定义的:


e0df7fde8b574fd7b8b7adc8b4b2598c.png


所有两个浮点数如果要相等,那它们差值的绝对值肯定是要小于DBL_EPSILON的,相等都不行。


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