如何在C++中判断两个浮点数是否相等？ |21xrx.com

如何在C++中判断两个浮点数是否相等？

2023-07-04 19:53:19 深夜i -- --

C++ 浮点数判断相等精度

在C++中判断两个浮点数是否相等可能是一个看似简单但实际上相当棘手的问题。这是因为浮点数的精度问题，可能会导致在相等比较时出现很小的差异。下面将介绍几种方法来判断浮点数是否相等。

首先，当考虑两个浮点数是否相等时，需要先定义一种误差范围——即两个值之间的最大差距，这个范围通常被称作“机器精度”。在C++中，可以使用头文件中的std::numeric_limits ::epsilon()函数来获取T类型的机器精度。

方法一：绝对误差比较

绝对误差比较是比较两个数的差的绝对值是否小于机器精度。如果绝对值小于机器精度，则认为这两个数相等。

代码示例：


bool isEqual(double a, double b)
{
 return fabs(a - b) < std::numeric_limits<double>::epsilon();
}

方法二：相对误差比较

相对误差比较是比较两个数的差的绝对值是否小于它们的平均值乘以机器精度。如果绝对值小于这个值，则认为这两个数相等。这种方法比较适用于比较较大的数值。

代码示例：


bool isEqual(double a, double b)
{
 double diff = fabs(a - b);
 double avg = (fabs(a) + fabs(b)) / 2.0;
 return (diff < (avg * std::numeric_limits<double>::epsilon()));
}

方法三：ULP误差比较

ULP误差比较是比较两个数的浮点表示是否相等，而不是它们的值。ULP是一个极小的单位，可以看作是浮点数的离散步长。它指的是两个浮点数之间的最小距离，即相邻的浮点数之间的差距。两个浮点数之间的差值除以它们之间的ULP数值，就可以得到它们之间的误差值。

代码示例：


bool isEqual(double a, double b)
{
 if (a == b)
  return true;
 int ulpDiff = std::abs(std::bit_cast<int>(a) - std::bit_cast<int>(b));
 return ulpDiff <= std::numeric_limits<double>::max_ulps;
}

在使用任何一种上述方法进行浮点数比较时，应该注意以下几点：

1.确保计算误差的方法和机器的精度匹配；

2.避免浮点数的截断或加法运算的舍入误差；

3.避免NaN和无穷的情况；

4.尽量避免浮点数的比较操作，例如避免出现 if(a == b) 这样的代码，而使用 isEqual(a, b) 函数进行比较。

总体而言，判断浮点数相等是个非常细节的问题，但应用起来却非常广泛。应该根据具体情况选择最适合的方法来以最小的误差实现浮点数的比较。

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