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私のFloating-Point Guideが昨日slashdot で公開されたとき、提案された比較関数に対して多くの批判を受けましたが、これは実際には不十分でした。そこで私はついに賢明なことを行い、テスト スイートを作成して、それらすべてをパスできるかどうかを確認しました。これが私のこれまでの結果です。そして、これは一般的な (つまり、アプリケーション固有ではない) float 比較関数で得られるものと同じくらい良いのか、それともいくつかのエッジ ケースをまだ見落としているのか疑問に思います。

(エラーを修正するためにコードが更新されました)

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));
    }

}
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2 に答える 2

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私が見る主な問題は、ユーザーがイプシロンを制御できないことです。

また、イプシロンは、比較される数値の大きさのオーダーに応じて変化します。ゼロに近いイプシロンは小さく、最大パワーに近いイプシロンは大きくなります。

「十分に近い」などの概念について話す必要があるときはいつでも、アプリケーションレベルの設計上の決定になると思います。そのための汎用ライブラリを作成することはできません。

于 2010-05-03T20:57:05.040 に答える
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その上で寝た後、私はこの部分がごみであることに気づきました：

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

イプシロンが小さくなるにつれて、これはそれほど厳密ではなくなります。より賢明なバージョン：

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

それでも、の2つのブランチはif互いにあまり一貫していません。aそのうちの1つがゼロの場合よりも、またはb非常に小さい場合の方がはるかに厳密です。整数比較を使用する方が全体的に優れた方法だと私は本当に考え始めています。

于 2010-05-04T22:31:32.090 に答える