捨入誤差(英語:round-off error),是指運算得到的近似值和精確值之間的差異。比如當用有限位數的浮點數來表示實數的時候(理論上存在無限位數的浮點數)就會產生捨入誤差。捨入誤差是量化誤差的一種形式。 如果在一系列運算中的一步或者幾步產生了捨入誤差,在某些情況下,誤差會隨着運算次數增加而積累得很大,最終得出沒有意義的運算結果。
此條目需要擴充。 (2013年3月18日) |
表示誤差
把一個浮點數在計算機中表示,可能會引起誤差,這樣的誤差叫做表示誤差。例如:
數學表達式 | 精確值 | 近似值 | 誤差 |
---|---|---|---|
1/7 | 0.142 857(OEIS數列A020806) | 0.142 857 | 0.000 000 142 857 |
ln 2 | 0.693 147 180 559 945 309 41... (OEIS數列A002162) | 0.693 147 | 0.000 000 180 559 945 309 41... |
log10 2 | 0.301 029 995 663 981 195 21... (OEIS數列A007524) | 0.3010 | 0.000 029 995 663 981 195 21... |
∛ 2 | 1.259 921 049 894 873 164 76... (OEIS數列A002580) | 1.25992 | 0.000 001 049 894 873 164 76... |
√ 2 | 1.414 213 562 373 095 048 80... (OEIS數列A002193) | 1.41421 | 0.000 003 562 373 095 048 80... |
e | 2.718 281 828 459 045 235 36... (OEIS數列A001113) | 2.718 281 828 459 045 | 0.000 000 000 000 000 235 36... |
π | 3.141 592 653 589 793 238 46... (OEIS數列A000796) | 3.141 592 653 589 793 | 0.000 000 000 000 000 238 46... |
增加數字位數可以減少可能會產生的捨入誤差,但是位數是有限的,在表示無限浮點數時仍然會產生誤差。在用常規方法表示浮點數的情況下,這種誤差是不可避免的,但是可以通過設置警戒位來減小。
多步捨入會增加捨入誤差,例如數字9.945309在輸入時被捨入到小數點後兩位 (9.95),顯示時再捨入到小數點後一位 (10.0),捨入誤差是0.054691。如果原來的數隻經過一步捨入到小數點後一位 (9.9),捨入誤差僅為0.045309。
IEEE二進制浮點數算術標準中定義了以下幾種捨入規則:
- 朝0方向捨入: 即截尾,直接將需要精確的位數以後的數位捨去。
- 0.142857 ≈ 0.142 (將小數點後第3位以後的數位全部捨去)
- 捨入到最接近: 即四捨五入,結果可能會變大或變小。
- 0.142857 ≈ 0.143 (因小數點後第4位,所以小數點後第3位加1)
- 0.142857 ≈ 0.14 (因小數點後第3位,所以直接捨去)
- 朝-∞方向捨入: 總是向數軸的左方向捨入。
- 朝+∞方向捨入: 總是向數軸的右方向捨入。
舉例
參考文獻
外部連結
參見
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