C＃的浮点比较函数

Question

C＃的浮点比较函数有人可以在C＃中指向（或显示）一些好的通用浮点比较函数来比较浮点值吗？我想实现的功能IsEqual，IsGreater一个IsLess。我也只关心双打不漂浮。

Answer 1

编写一个有用的通用浮点IsEqual是非常非常困难的，如果不是完全不可能的话。您当前的代码将严重失败a==0。该方法应该如何处理这种情况实际上是一个定义的问题，并且可以说代码最适合特定的域用例。

对于这种事情，你真的需要一个好的测试套件。这就是我为浮点指南做的，这就是我最终提出的（Java代码，应该很容易翻译）：

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) { // shortcut, handles infinities
        return true;
    } else if (a == 0 || b == 0 || absA + absB < Float.MIN_NORMAL) {
        // a or b is zero or both are extremely close to it
        // relative error is less meaningful here
        return diff < (epsilon * Float.MIN_NORMAL);
    } else { // use relative error
        return diff / (absA + absB) < epsilon;
    }}

您还可以在网站上找到测试套件。

附录： c＃中的相同代码用于双打（在问题中提到）

public static bool NearlyEqual(double a, double b, double epsilon){
    const double MinNormal = 2.2250738585072014E-308d;
    double absA = Math.Abs(a);
    double absB = Math.Abs(b);
    double diff = Math.Abs(a - b);

    if (a.Equals(b))
    { // shortcut, handles infinities
        return true;
    } 
    else if (a == 0 || b == 0 || absA + absB < MinNormal) 
    {
        // a or b is zero or both are extremely close to it
        // relative error is less meaningful here
        return diff < (epsilon * MinNormal);
    }
    else
    { // use relative error
        return diff / (absA + absB) < epsilon;
    }}

Answer 2

从Bruce Dawson关于比较浮点数的论文中，您还可以将浮点数作为整数进行比较。接近度由最低有效位确定。

public static bool AlmostEqual2sComplement( float a, float b, int maxDeltaBits ) {
    int aInt = BitConverter.ToInt32( BitConverter.GetBytes( a ), 0 );
    if ( aInt <  0 )
        aInt = Int32.MinValue - aInt;  // Int32.MinValue = 0x80000000

    int bInt = BitConverter.ToInt32( BitConverter.GetBytes( b ), 0 );
    if ( bInt < 0 )
        bInt = Int32.MinValue - bInt;

    int intDiff = Math.Abs( aInt - bInt );
    return intDiff <= ( 1 << maxDeltaBits );}

编辑：BitConverter相对较慢。如果您愿意使用不安全的代码，那么这是一个非常快的版本：

    public static unsafe int FloatToInt32Bits( float f )
    {
        return *( (int*)&f );
    }

    public static bool AlmostEqual2sComplement( float a, float b, int maxDeltaBits )
    {
        int aInt = FloatToInt32Bits( a );
        if ( aInt < 0 )
            aInt = Int32.MinValue - aInt;

        int bInt = FloatToInt32Bits( b );
        if ( bInt < 0 )
            bInt = Int32.MinValue - bInt;

        int intDiff = Math.Abs( aInt - bInt );
        return intDiff <= ( 1 << maxDeltaBits );
    }

Answer 3

继Andrew Wang的回答：如果BitConverter方法太慢但你不能在你的项目中使用不安全的代码，这个结构比BitConverter快6倍：

[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]public struct FloatToIntSafeBitConverter{
    public static int Convert(float value)
    {
        return new FloatToIntSafeBitConverter(value).IntValue;
    }

    public FloatToIntSafeBitConverter(float floatValue): this()
    {
        FloatValue = floatValue;
    }

    [FieldOffset(0)]
    public readonly int IntValue;

    [FieldOffset(0)]
    public readonly float FloatValue;}

（顺便说一句，我尝试使用已接受的解决方案，但它（至少我的转换）失败了一些在答案中也提到的单元测试。例如assertTrue(nearlyEqual(Float.MIN_VALUE, -Float.MIN_VALUE));）