Что-то не так с этой функцией для сравнения поплавков? - PullRequest
Новая
       15

Что-то не так с этой функцией для сравнения поплавков?

2 голосов
/ 04 мая 2010

Когда мое Руководство с плавающей запятой было вчера опубликовано на slashdot , я получил много пренебрежения предложенной функцией сравнения , которая была действительно неадекватной. Поэтому я наконец сделал разумную вещь и написал тестовый набор, чтобы посмотреть, смогу ли я заставить их всех пройти. Вот мой результат до сих пор. И мне интересно, действительно ли это так хорошо, как можно получить с помощью общей (т. Е. Не для конкретного приложения) функции сравнения с плавающей запятой, или я все еще пропустил некоторые крайние случаи.

(Код обновлен для исправления ошибки) 

import static org.junit.Assert.assertFalse;
import static org.junit.Assert.assertTrue;

import org.junit.Test;

/**
 * Test suite to demonstrate a good method for comparing floating-point values using an epsilon. Run via JUnit 4.
 *
 * Note: this function attempts a "one size fits all" solution. There may be some edge cases for which it still
 * produces unexpected results, and some of the tests it was developed to pass probably specify behaviour that is
 * not appropriate for some applications. Before using it, make sure it's appropriate for your application!
 *
 * From http://floating-point-gui.de
 *
 * @author Michael Borgwardt
 */
public class NearlyEqualsTest {
    public static boolean nearlyEqual(float a, float b, float epsilon) {
        final float absA = Math.abs(a);
        final float absB = Math.abs(b);
        final float diff = Math.abs(a - b);

        if (a * b == 0) { // a or b or both are zero
            // relative error is not meaningful here
            return diff < (epsilon * epsilon);
        } else { // use relative error
            return diff / (absA + absB) < epsilon;
        }
    }

    public static boolean nearlyEqual(float a, float b) {
        return nearlyEqual(a, b, 0.000001f);
    }

    /** Regular large numbers - generally not problematic */
    @Test
    public void big() {
        assertTrue(nearlyEqual(1000000f, 1000001f));
        assertTrue(nearlyEqual(1000001f, 1000000f));
        assertFalse(nearlyEqual(10000f, 10001f));
        assertFalse(nearlyEqual(10001f, 10000f));
    }

    /** Negative large numbers */
    @Test
    public void bigNeg() {
        assertTrue(nearlyEqual(-1000000f, -1000001f));
        assertTrue(nearlyEqual(-1000001f, -1000000f));
        assertFalse(nearlyEqual(-10000f, -10001f));
        assertFalse(nearlyEqual(-10001f, -10000f));
    }

    /** Numbers around 1 */
    @Test
    public void mid() {
        assertTrue(nearlyEqual(1.0000001f, 1.0000002f));
        assertTrue(nearlyEqual(1.0000002f, 1.0000001f));
        assertFalse(nearlyEqual(1.0002f, 1.0001f));
        assertFalse(nearlyEqual(1.0001f, 1.0002f));
    }

    /** Numbers around -1 */
    @Test
    public void midNeg() {
        assertTrue(nearlyEqual(-1.000001f, -1.000002f));
        assertTrue(nearlyEqual(-1.000002f, -1.000001f));
        assertFalse(nearlyEqual(-1.0001f, -1.0002f));
        assertFalse(nearlyEqual(-1.0002f, -1.0001f));
    }

    /** Numbers between 1 and 0 */
    @Test
    public void small() {
        assertTrue(nearlyEqual(0.000000001000001f, 0.000000001000002f));
        assertTrue(nearlyEqual(0.000000001000002f, 0.000000001000001f));
        assertFalse(nearlyEqual(0.000000000001002f, 0.000000000001001f));
        assertFalse(nearlyEqual(0.000000000001001f, 0.000000000001002f));
    }

    /** Numbers between -1 and 0 */
    @Test
    public void smallNeg() {
        assertTrue(nearlyEqual(-0.000000001000001f, -0.000000001000002f));
        assertTrue(nearlyEqual(-0.000000001000002f, -0.000000001000001f));
        assertFalse(nearlyEqual(-0.000000000001002f, -0.000000000001001f));
        assertFalse(nearlyEqual(-0.000000000001001f, -0.000000000001002f));
    }

    /** Comparisons involving zero */
    @Test
    public void zero() {
        assertTrue(nearlyEqual(0.0f, 0.0f));
        assertTrue(nearlyEqual(0.0f, -0.0f));
        assertTrue(nearlyEqual(-0.0f, -0.0f));
        assertFalse(nearlyEqual(0.00000001f, 0.0f));
        assertFalse(nearlyEqual(0.0f, 0.00000001f));
        assertFalse(nearlyEqual(-0.00000001f, 0.0f));
        assertFalse(nearlyEqual(0.0f, -0.00000001f));

        assertTrue(nearlyEqual(0.0f, 0.00000001f, 0.01f));
        assertTrue(nearlyEqual(0.00000001f, 0.0f, 0.01f));
        assertFalse(nearlyEqual(0.00000001f, 0.0f, 0.000001f));
        assertFalse(nearlyEqual(0.0f, 0.00000001f, 0.000001f));

        assertTrue(nearlyEqual(0.0f, -0.00000001f, 0.1f));
        assertTrue(nearlyEqual(-0.00000001f, 0.0f, 0.1f));
        assertFalse(nearlyEqual(-0.00000001f, 0.0f, 0.00000001f));
        assertFalse(nearlyEqual(0.0f, -0.00000001f, 0.00000001f));
    }

    /** Comparisons of numbers on opposite sides of 0 */
    @Test
    public void opposite() {
        assertFalse(nearlyEqual(1.000000001f, -1.0f));
        assertFalse(nearlyEqual(-1.0f, 1.000000001f));
        assertFalse(nearlyEqual(-1.000000001f, 1.0f));
        assertFalse(nearlyEqual(1.0f, -1.000000001f));
        assertTrue(nearlyEqual(1e10f * Float.MIN_VALUE, -1e10f * Float.MIN_VALUE));
    }

    /**
     * The really tricky part - comparisons of numbers very close to zero.
     */
    @Test
    public void ulp() {
        assertTrue(nearlyEqual(Float.MIN_VALUE, -Float.MIN_VALUE));
        assertTrue(nearlyEqual(-Float.MIN_VALUE, Float.MIN_VALUE));
        assertTrue(nearlyEqual(Float.MIN_VALUE, 0));
        assertTrue(nearlyEqual(0, Float.MIN_VALUE));
        assertTrue(nearlyEqual(-Float.MIN_VALUE, 0));
        assertTrue(nearlyEqual(0, -Float.MIN_VALUE));

        assertFalse(nearlyEqual(0.000000001f, -Float.MIN_VALUE));
        assertFalse(nearlyEqual(0.000000001f, Float.MIN_VALUE));
        assertFalse(nearlyEqual(Float.MIN_VALUE, 0.000000001f));
        assertFalse(nearlyEqual(-Float.MIN_VALUE, 0.000000001f));

        assertFalse(nearlyEqual(1e25f * Float.MIN_VALUE, 0.0f, 1e-12f));
        assertFalse(nearlyEqual(0.0f, 1e25f * Float.MIN_VALUE, 1e-12f));
        assertFalse(nearlyEqual(1e25f * Float.MIN_VALUE, -1e25f * Float.MIN_VALUE, 1e-12f));

        assertTrue(nearlyEqual(1e25f * Float.MIN_VALUE, 0.0f, 1e-5f));
        assertTrue(nearlyEqual(0.0f, 1e25f * Float.MIN_VALUE, 1e-5f));
        assertTrue(nearlyEqual(1e20f * Float.MIN_VALUE, -1e20f * Float.MIN_VALUE, 1e-5f));
    }

}

Ответы [ 2 ]

3 голосов
/ 04 мая 2010

Основная проблема, которую я вижу, заключается в том, что вы не позволяете пользователю контролировать эпсилон.

Также эпсилон изменяется в зависимости от порядка сравниваемых чисел. Эпсилон близок к нулю мал, близок к эпсилону максимальная мощность велика.

Я думаю, что всякий раз, когда вам нужно поговорить о таких понятиях, как «достаточно близко», это становится решением дизайна на уровне приложения. Вы не можете написать универсальную библиотеку для этого.

0 голосов
/ 05 мая 2010

Спав над этим, я понял, что эта часть была мусором: 

    if (a*b==0) {
        return diff < Float.MIN_VALUE / epsilon;

Это становится менее строгим, поскольку эпсилон становится меньше! Более разумная версия: 

    if (a * b == 0) {
        return diff < (epsilon * epsilon);

Тем не менее, две ветви if не очень соответствуют друг другу. Гораздо строже, когда a или b очень мало, чем когда один из них равен нулю. Я действительно начинаю думать, что с использованием целочисленного сравнения - это в целом лучший метод.

...