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学习总结第十四天_再探浮点数

今天上导论和C语言课的时候,都对于浮点数有讲解,虽然之前已经大概了解浮点数的内容,但是今天对其进行了一些深入的探究,才发现浮点数并没有我想象中那么简单。

浮点数,很多人都只是把他当成一个普通的小数看待,在我之前的理解中,就是用类似科学计数法的方法去表示一个数。今天在通过翻阅wiki,才了解到浮点数的一些定义和奇特的性质,在下面做一些概括:

wikipedia是这样描述浮点数的:

在计算机科学中,浮点(英语:floating point,缩写为FP)是一种对于实数的近似值数值表现法,由一个有效数字(即尾数)加上幂数来表示,通常是乘以某个基数的整数次指数得到。以这种表示法表示的数值,称为浮点数(floating-point number)。利用浮点进行运算,称为浮点计算,这种运算通常伴随着因为无法精确表示而进行的近似或舍入。位(bit)是衡量浮点数所需存储空间的单位,通常为32位或64位,分别被叫作单精度和双精度。有一些计算机提供更大的浮点数,一个浮点数a由两个数m和e来表示:a = m * b^e

举个例子,1.2345这个数的十进制的浮点数表示方法就是12345*10^-4,这个时候我们称10是十进制浮点数的基底,我们要保存这个浮点数,只需要将12345和-4保存下来,就相当于保存了这个数。而二进制的浮点数与这个类似,只是将基底为10换为基底为2罢了。

需要特别说明的是,浮点数并不能精确表达所有实数,所以浮点数往往并不能精确计算。比如,二进制的浮点数中就不能精确的保存0.1这个十进制数,0.1的平方既不是准确的0.01,也不是最接近0.01的可表达的数。单精度(24比特)浮点数表示0.1的结果为

e=-4,m= 110011001100110011001101 (2)

0.100000001490116119384765625

此数的平方是

0.010000000298023226097399174250313080847263336181640625

但最接近0.01的可表达的数是

0.009999999776482582092285156250

所以我们在对于精度有特殊要求的时候应当避开使用浮点数。BTW,浮点加法和乘法不匹配结合律和分配律。

说到浮点数,就不得不提一下目前浮点数的标准IEEE 754,IEEE 754的全称叫做“电气电子工程师学会二进制浮点数算术标准”,在六七十年代,各家厂商使用的浮点数标准是不同的,所以当时的各厂商的计算机之间的兼容性很差。为了改善这个情况,IEEE(电气电子工程师学会(英语:Institute of Electrical and Electronics Engineers,简称为IEEE,是一个建立于1963年1月1日的国际性电子技术与电子工程师协会,亦是世界上最大的专业技术组织之一,制定了许多国际标准)这个组织的浮点数专业小组于七十年代末期开始酝酿浮点数的标准。在1980年,英特尔公司推出了单片的8087浮点数协处理器,其浮点数表示法及定义的运算具有足够的合理性、先进性,于是被IEEE采用作为浮点数的标准,于1985年发布。
浮点数的表示图

如果有兴趣的话,可以到这里详细了解IEEE 754的具体定义,原谅我懒Orz