Почему 24.0000 не равно 24.0000 в MATLAB?
Я пишу программу, где мне нужно удалить дубликаты точек, хранимых в матрице. Проблема в том, что когда дело доходит до проверки, находятся ли эти точки в матрице, MATLAB не может распознать их в матрице, хотя они существуют.
в следующем коде intersections
функция получает точки пересечения:
[points(:,1), points(:,2)] = intersections(...
obj.modifiedVGVertices(1,:), obj.modifiedVGVertices(2,:), ...
[vertex1(1) vertex2(1)], [vertex1(2) vertex2(2)]);
результат:
>> points
points =
12.0000 15.0000
33.0000 24.0000
33.0000 24.0000
>> vertex1
vertex1 =
12
15
>> vertex2
vertex2 =
33
24
две точки (vertex1
и vertex2
) должны быть исключены из результата. Это должно быть сделано следующие команды:
points = points((points(:,1) ~= vertex1(1)) | (points(:,2) ~= vertex1(2)), :);
points = points((points(:,1) ~= vertex2(1)) | (points(:,2) ~= vertex2(2)), :);
после этого, у нас есть этот неожиданный результат:
>> points
points =
33.0000 24.0000
результат должен быть пустой матрицы. Как видите, первый (или второй? пара)[33.0000 24.0000]
был исключен, но не второй.
затем я проверил эти два выражения:
>> points(1) ~= vertex2(1)
ans =
0
>> points(2) ~= vertex2(2)
ans =
1 % <-- It means 24.0000 is not equal to 24.0000?
в чем проблема?
более удивительно, я сделал новый скрипт, который имеет только эти команды:
points = [12.0000 15.0000
33.0000 24.0000
33.0000 24.0000];
vertex1 = [12 ; 15];
vertex2 = [33 ; 24];
points = points((points(:,1) ~= vertex1(1)) | (points(:,2) ~= vertex1(2)), :);
points = points((points(:,1) ~= vertex2(1)) | (points(:,2) ~= vertex2(2)), :);
результат как и ожидалось:
>> points
points =
Empty matrix: 0-by-2
6 ответов:
проблема у вас возникли относится к тому, как числа с плавающей точкой представлены на компьютере. Более подробное обсуждение представлений с плавающей запятой появляется в конце моего ответа (раздел" представление с плавающей запятой"). Элемент TL; DR версия: поскольку компьютеры имеют конечное количество памяти, числа могут быть представлены только с конечной точностью. Таким образом, точность чисел с плавающей запятой ограничена определенным числом десятичных знаков места (около 16 значащих цифр для двойной точности значения по умолчанию используется в MATLAB).
фактическая и отображаемая точность
Теперь рассмотрим конкретный пример в вопросе... пока
24.0000
и24.0000
are отображается таким же образом, оказывается, что они на самом деле отличаются очень маленькими десятичными суммами в этом случае. Вы не видите его, потому что MATLAB только показывает 4 значащих цифры мимо по умолчанию, сохраняя общий дисплей аккуратным и аккуратным. если вы хотите увидеть полную точность, вы должны либо выдатьformat long
команда или просмотр a шестнадцатеричное представление номер:>> pi ans = 3.1416 >> format long >> pi ans = 3.141592653589793 >> num2hex(pi) ans = 400921fb54442d18
инициализированные значения и вычисленные значения
поскольку существует только конечное число значений, которые могут быть представлены для числа с плавающей запятой, вычисление может привести к значению, которое находится между двумя из них представления. В таком случае результат должен быть округлен до одного из них. Это вводит небольшой ошибка точности машины. Это также означает, что инициализация значения непосредственно или с помощью некоторых вычислений может дать несколько иные результаты. Например, значение
0.1
нет точно представление с плавающей запятой (т. е. оно слегка округляется), и поэтому вы получаете противоинтуитивные результаты, такие как это из-за ошибок округления накопить:>> a=sum([0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1]); % Sum 10 0.1s >> b=1; % Initialize to 1 >> a == b ans = logical 0 % They are unequal! >> num2hex(a) % Let's check their hex representation to confirm ans = 3fefffffffffffff >> num2hex(b) ans = 3ff0000000000000
Как правильно обрабатывать сравнения с плавающей запятой
a = 24; b = 24.000001; tolerance = 0.001; if abs(a-b) < tolerance, disp('Equal!'); end
отобразится "равно!".
затем вы можете изменить свой код на что-то например:
points = points((abs(points(:,1)-vertex1(1)) > tolerance) | ... (abs(points(:,2)-vertex1(2)) > tolerance),:)
представление с плавающей запятой
хороший обзор чисел с плавающей запятой (и в частности стандарт IEEE 754 для арифметики с плавающей запятой) составляет Что Каждый Компьютерный Ученый Должен Знать Об Арифметике С Плавающей Запятой Дэвид Голдберг.
двоичное число с плавающей запятой на самом деле представлено тремя целыми числами: знаковый бит
s
, знаменатель (или коэффициент/дробь)b
, и экспонентыe
. для формата двойной точности с плавающей запятой, каждое число представлено 64 битами, расположенными в памяти следующим образом:реальное значение может быть найдено с помощью следующей формулы:
этот формат позволяет представлениях чисел в диапазоне от 10^-308 до 10^308. Для MATLAB вы можете получить эти ограничения от
realmin
иrealmax
:ошибки машинной точности дают о себе знать в различных способов, как описано в приведенных выше примерах.>> realmin ans = 2.225073858507201e-308 >> realmax ans = 1.797693134862316e+308
чтобы лучше понять эти ошибки округления, полезно посмотреть на относительную точность с плавающей запятой, обеспечиваемую функцией
eps
, который количественно определяет расстояние от заданного числа до следующего по величине представления с плавающей запятой:>> eps(1) ans = 2.220446049250313e-16 >> eps(1000) ans = 1.136868377216160e-13
обратите внимание, что точность относительные к размеру данного числа представляется; большие числа будут иметь больше расстояния между представлениями с плавающей запятой, и таким образом будет иметь меньше цифр точности после десятичной точки. Это может быть важным соображением при некоторых расчетах. Рассмотрим следующий пример:
>> format long % Display full precision >> x = rand(1, 10); % Get 10 random values between 0 and 1 >> a = mean(x) % Take the mean a = 0.587307428244141 >> b = mean(x+10000)-10000 % Take the mean at a different scale, then shift back b = 0.587307428244458
обратите внимание, что когда мы перекладываем значения
x
из серии[0 1]
в серии[10000 10001]
, вычислить среднее, а затем вычесть среднее смещение для сравнения, мы получаем значение, которое отличается для последних 3 значащих цифр. Это иллюстрирует, как смещение или масштабирование данных может изменить точность вычислений, выполняемых на нем, что-то, что должно быть учтено с определенными проблемами.
посмотрите на эту статью: опасности с плавающей точкой. Хотя его примеры находятся в FORTRAN, он имеет смысл практически для любого современного языка программирования, включая MATLAB. Ваша проблема (и решение для нее) описана в разделе "Безопасные сравнения".
тип
format long g
эта команда покажет полное значение числа. Это, вероятно, будет что-то вроде 24.00000021321 != 24.00000123124
Проверьте функция MATLAB EPS.
Matlab использует математику с плавающей запятой до 16 цифр точности (отображаются только 5).