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ef2f22bcd0
@ -1,31 +1,30 @@
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## 3.2. 浮點數
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Go語言提供了兩種精度的浮點數, float32 和 float64. 它們的算術規范由 IEEE754 国際標準定義, 該浮點數規范被所有現代的CPU支持.
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Go語言提供了兩種精度的浮點數,float32和float64。它們的算術規范由IEEE754浮點數国際標準定義,該浮點數規范被所有現代的CPU支持。
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這些數值類型的范圍可以從很微小到很鉅大. 浮點數的范圍極限值可以在 matn 包找到. 常量 math.MaxFloat32 表示 float32 能表示的最大數值, 大約是 3.4e38, 對應的 math.MaxFloat64 常量大約是 1.8e308. 它們能表示的最小值近似分别是1.4e-45 和 4.9e-324.
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這些浮點數類型的取值范圍可以從很微小到很鉅大。浮點數的范圍極限值可以在math包找到。常量math.MaxFloat32表示float32能表示的最大數值,大約是 3.4e38;對應的math.MaxFloat64常量大約是1.8e308。它們分别能表示的最小值近似爲1.4e-45和4.9e-324。
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一個 float32 類型的浮點數可以提供大約6個十進製數的精度, 而 float64 則可以提供約 15個十進製數精度; 通常應該優先使用 float64 類型, 因爲 float32 類型的纍計計算誤差很容易擴散, 併且 float32 能精度表示的正整數併不是很大:
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一個float32類型的浮點數可以提供大約6個十進製數的精度,而float64則可以提供約15個十進製數的精度;通常應該優先使用float64類型,因爲float32類型的纍計計算誤差很容易擴散,併且float32能精確表示的正整數併不是很大(譯註:因爲float32的有效bit位隻有23個,其它的bit位用於指數和符號;當整數大於23bit能表達的范圍時,float32的表示將出現誤差):
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```Go
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var f float32 = 16777216 // 1 << 24
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fmt.Println(f == f+1) // "true"!
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```
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浮點數的字面值可以直接寫小數部分, 想這樣:
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浮點數的字面值可以直接寫小數部分,像這樣:
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```Go
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const e = 2.71828 // (approximately)
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```
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小數點前面或後面的數字都可能被省略(例如 .707 或 1.). 很小或很大的數最好用科學計數法書寫, 通過e或E來指定指數部分:
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小數點前面或後面的數字都可能被省略(例如.707或1.)。很小或很大的數最好用科學計數法書寫,通過e或E來指定指數部分:
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```Go
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const Avogadro = 6.02214129e23
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const Planck = 6.62606957e-34
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const Avogadro = 6.02214129e23 // 阿伏伽德羅常數
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const Planck = 6.62606957e-34 // 普朗剋常數
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```
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用 Printf 函數的 %g 參數打印浮點數, 將采用緊湊的表示形式打印, 併提供足夠的精度, 但是對應表格的數據, 使用 %e (帶指數) 或 %f 的形式打印可能更合適. 所有的這三個打印形式都可以指定打印的寬度和控製打印精度.
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用Printf函數的%g參數打印浮點數,將采用更緊湊的表示形式打印,併提供足夠的精度,但是對應表格的數據,使用%e(帶指數)或%f的形式打印可能更合適。所有的這三個打印形式都可以指定打印的寬度和控製打印精度。
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```Go
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for x := 0; x < 8; x++ {
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@ -33,7 +32,7 @@ for x := 0; x < 8; x++ {
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}
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```
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上面代碼打印e的冪, 打印精度是小數點後三個小數精度和8個字符寬度:
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上面代碼打印e的冪,打印精度是小數點後三個小數精度和8個字符寬度:
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```
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x = 0 e^x = 1.000
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@ -46,21 +45,21 @@ x = 6 e^x = 403.429
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x = 7 e^x = 1096.633
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```
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math 包中除了提供大量常用的數學函數外, 還提供了IEEE754標準中特殊數值的創建和測試: 正無窮大和負無窮大, 分别用於表示太大溢出的數字和除零的結果; 還有 NaN 非數, 一般用於表示無效的除法操作結果 0/0 或 Sqrt(-1).
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math包中除了提供大量常用的數學函數外,還提供了IEEE754浮點數標準中定義的特殊值的創建和測試:正無窮大和負無窮大,分别用於表示太大溢出的數字和除零的結果;還有NaN非數,一般用於表示無效的除法操作結果0/0或Sqrt(-1).
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```Go
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var z float64
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fmt.Println(z, -z, 1/z, -1/z, z/z) // "0 -0 +Inf -Inf NaN"
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```
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函數 math.IsNaN 用於測試一個數是否是非數 NaN, math.NaN 則返迴非數對應的值. 雖然可以用 math.NaN 來表示一個非法的結果, 但是測試一個結果是否是非數 NaN 則是充滿風險, 因爲 NaN 和任何數都是不相等的:
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函數math.IsNaN用於測試一個數是否是非數NaN,math.NaN則返迴非數對應的值。雖然可以用math.NaN來表示一個非法的結果,但是測試一個結果是否是非數NaN則是充滿風險的,因爲NaN和任何數都是不相等的(譯註:在浮點數中,NaN、正無窮大和負無窮大都不是唯一的,每個都有非常多種的bit模式表示):
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```Go
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nan := math.NaN()
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fmt.Println(nan == nan, nan < nan, nan > nan) // "false false false"
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```
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如果一個函數返迴的浮點數結果可能失敗, 最好的做法是用單獨的標誌報告失敗, 像這樣:
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如果一個函數返迴的浮點數結果可能失敗,最好的做法是用單獨的標誌報告失敗,像這樣:
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```Go
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func compute() (value float64, ok bool) {
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@ -72,7 +71,7 @@ func compute() (value float64, ok bool) {
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}
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```
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接下來的程序演示了浮點計算圖形. 它是帶有兩個參數的 z = f(x, y) 函數的三維形式, 使用了可縮放矢量圖形(SVG)格式輸出, 一個用於矢量線繪製的XML標準. 圖3.1顯示了 sin(r)/r 函數的輸出圖形, 其中 r 是 sqrt(x*x+y*y).
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接下來的程序演示了通過浮點計算生成的圖形。它是帶有兩個參數的z = f(x, y)函數的三維形式,使用了可縮放矢量圖形(SVG)格式輸出,SVG是一個用於矢量線繪製的XML標準。圖3.1顯示了sin(r)/r函數的輸出圖形,其中r是sqrt(x*x+y*y)。
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![](../images/ch3-01.png)
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@ -135,32 +134,32 @@ func f(x, y float64) float64 {
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}
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```
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要註意的是 corner 返迴了兩個結果, 對應 corner 的坐標參數.
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要註意的是corner函數返迴了兩個結果,分别對應每個網格頂點的坐標參數。
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要解釋程序是如何工作的需要了解基本的幾何知識, 但是我們可以跳過幾何原理, 因爲程序的重點是演示浮點運算. 程序的本質是三個不同的坐標繫中映射關繫, 如圖3.2所示. 第一個是 100x100 的二維網格, 對應整數整數坐標(i,j), 從遠處的 (0, 0) 位置開始. 我們從遠處像前面繪製, 因此遠處先繪製的多邊形有可能被前面後繪製的多邊形覆蓋.
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要解釋這個程序是如何工作的需要一些基本的幾何學知識,但是我們可以跳過幾何學原理,因爲程序的重點是演示浮點數運算。程序的本質是三個不同的坐標繫中映射關繫,如圖3.2所示。第一個是100x100的二維網格,對應整數整數坐標(i,j),從遠處的(0, 0)位置開始。我們從遠處向前面繪製,因此遠處先繪製的多邊形有可能被前面後繪製的多邊形覆蓋。
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第二個坐標繫是一個三維的網格浮點坐標(x,y,z), 其中x和y是i和j的線性函數, 通過平移轉換位center的中心, 然後用xyrange繫數縮放. 高度z是函數f(x,y)的值.
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第二個坐標繫是一個三維的網格浮點坐標(x,y,z),其中x和y是i和j的線性函數,通過平移轉換位網格單元的中心,然後用xyrange繫數縮放。高度z是函數f(x,y)的值。
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第三個坐標繫是一個二維的畵布, 起點(0,0)在左上角. 畵布中點的坐標用(sx, sy)表示. 我們使用等角投影將三維點
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第三個坐標繫是一個二維的畵布,起點(0,0)在左上角。畵布中點的坐標用(sx, sy)表示。我們使用等角投影將三維點
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![](../images/ch3-02.png)
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(x,y,z) 投影到二維的畵布中. 畵布中從遠處到右邊的點對應較大的x值和較大的y值. 併且畵布中x和y值越大, 則對應的z值越小. x和y的垂直和水平縮放繫數來自30度角的正絃和餘絃值. z的縮放繫數0.4, 是一個任意選擇的參數.
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(x,y,z)投影到二維的畵布中。畵布中從遠處到右邊的點對應較大的x值和較大的y值。併且畵布中x和y值越大,則對應的z值越小。x和y的垂直和水平縮放繫數來自30度角的正絃和餘絃值。z的縮放繫數0.4,是一個任意選擇的參數。
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對於二維網格中的每一個單位, main函數計算單元的四個頂點在畵布中對應多邊形ABCD的頂點, 其中B對應(i,j)頂點位置, A, C, 和 D是相鄰的頂點, 然後輸出SVG的繪製指令.
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對於二維網格中的每一個網格單元,main函數計算單元的四個頂點在畵布中對應多邊形ABCD的頂點,其中B對應(i,j)頂點位置,A、C和D是其它相鄰的頂點,然後輸出SVG的繪製指令。
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**練習3.1:** 如果 f 函數返迴的是無限製的 float64 值, 那麽SVG文件可能輸出無效的<polygon>多邊形元素(雖然許多SVG渲染器會妥善處理這類問題). 脩改程序跳過無效的多邊形.
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**練習 3.1:** 如果f函數返迴的是無限製的float64值,那麽SVG文件可能輸出無效的<polygon>多邊形元素(雖然許多SVG渲染器會妥善處理這類問題)。脩改程序跳過無效的多邊形。
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**練習3.2:** 試驗math包中其他函數的渲染圖形. 你是否能輸出一個egg box, moguls, 或 a saddle 圖案?
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**練習 3.2:** 試驗math包中其他函數的渲染圖形。你是否能輸出一個egg box、moguls或a saddle圖案?
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**練習3.3:**根據高度給每個多邊形上色, 那樣峯值部將是紅色(#ff0000), 谷部將是藍色(#0000ff).
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**練習 3.3:** 根據高度給每個多邊形上色,那樣峯值部將是紅色(#ff0000),谷部將是藍色(#0000ff)。
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**3.4:** 參考1.7節Lissajous例子的函數, 構造一個web服務器, 用於計算函數麴面然後返迴SVG數據給客戶端. 服務器必鬚設置 Content-Type 頭部:
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**練習 3.4:** 參考1.7節Lissajous例子的函數,構造一個web服務器,用於計算函數麴面然後返迴SVG數據給客戶端。服務器必鬚設置Content-Type頭部:
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w.Header().Set("Content-Type", "image/svg+xml")
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(這一步在Lissajous例子中不是必鬚的, 因爲服務器使用標準的PNG圖像格式, 可以根據前面的512個字節自動輸出對應的頭部.) 允許客戶端通過HTTP請求參數設置高度, 寬度, 和顔色等參數.
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(這一步在Lissajous例子中不是必鬚的,因爲服務器使用標準的PNG圖像格式,可以根據前面的512個字節自動輸出對應的頭部。)允許客戶端通過HTTP請求參數設置高度、寬度和顔色等參數。
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