4

Требуется вывести double с максимальной точностью, при этом целую часть, которая не превышает 999 вывести с пробелами на месте отсутствующих цифр, типа 9,12...

Вывожу следующим образом

std::cout << std::fixed << std::setprecision(std::numeric_limits<double>::digits10 + 1) << value << std::endl;

Возникло 2 проблемы:

1) везде читал, что точность double определяется как std::numeric_limits<double>::digits10, однако похоже, что можно вытащить больше значащих цифр, если задать точность в 20 цифр, то будут видны все 20 отличных от 0 цифр

2) не нашел, как можно задать размер целой части, чтобы заполнить отсутствующие цифры пробелами

Подскажите, что требуется сделать?

17
  • double содержит 15-16 значащих цифр (52 двоичных разряда мантиссы), больше смысла не имеет
    – MBo
    19 дек 2018 в 11:29
  • 2
    Зачем отдельные переменные создавать? printf все выведет точно так же, без всяких переменных. Отвечу за @MBo: 2^52 это 4.5*10^15, вот вам все, что можно представить в 52 битах, т.е. чуть больше 15 цифр. Ваши 20 цифр либо мусор, либо чудо, либо новая математика.
    – freim
    19 дек 2018 в 12:15
  • 1
    @freim, это не чудо, а просто мусор 19 дек 2018 в 12:28
  • 1
    @freim, да, В STL возможности форматирования довольно убогие, но всегда можно написать свой манипулятор(не трудно), если ты этим часто пользоваться будешь... 19 дек 2018 в 12:41
  • 2
    @AR Hovsepyan, это если только для фанатов STL, а так какой смысл? Стандартный формат хорошо отлажен, предоставляет все мыслимые возможности, проще и нагляднее, чем громоздить цепочки манипуляторов. Самая спорная возможность STL, по-моему.
    – freim
    19 дек 2018 в 12:45

4 ответа 4

4

Всё, чего вам не хватало, это задать заполнитель setfill и ширину setw выводимого поля:

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <limits>

void print(double value)
{
    const auto digits = std::numeric_limits<double>::digits10;
    std::cout << std::setfill(' ') << std::setw(digits + 4);
    std::cout << std::fixed << std::setprecision(digits) << value << std::endl;    
}

int main()
{
    double value = 9.12;
    print(value);
}

Результат выполнения

3
  • Эти три строки, от которых глаза выпадают, полностью заменяются одним вызовом printf("%20.16f", value);.
    – freim
    19 дек 2018 в 14:22
  • @freim если точнее то аналогом будет printf("%20.*f", DBL_DIG, value) и да, нормальный питоно-подобный format есть в boost'е...
    – Fat-Zer
    19 дек 2018 в 15:06
  • std::setfill(' ') это лишнее, поскольку по умолчанию пробелами и заполняется... 19 дек 2018 в 19:02
4

Можно также написать класс, с функциональностью выводить как угодно. Например:

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <sstream>
using namespace std;

class  IM {
    double d;
    size_t ww;
    char c;
public:
    IM(double val, size_t whole_size, char imbue = ' ')
        : d(val), ww(whole_size), c(imbue) {}
    int get_whole() const
    {
        return d;
    }
    int get_fraction() const
    {
        stringstream s;
        s << d - get_whole();
        int k;
        s.ignore(2); // пропускаем '0' и '.'
        s >> k;
        return k;
    }
    friend ostream& operator <<(ostream& os, const IM& m)
    {
        os << setw(m.ww) << setiosflags(ios_base::left) <<setfill(m.c)
           << m.get_whole() << '.' << m.get_fraction();
        return os;
    }
};

И пример программы:

double d = 2.45;
IM dd(d, 10, '5');
cout << dd << endl << dd.get_whole() << endl << dd.get_fraction();
/* вывод:
   2555555555.45
   2
   45
*/

Можно и манипулятор написать, но такой класс, думаю, более полезен в том смысле, что может выдавать целую и дробную части

3

Во-первых, смысл величины digits10 для плавающего типа T заключается в том, что если вы возьмете десятичное строковое представление, преобразуете его в значение типа T, а затем преобразуете его из T обратно в десятичное строковое представление, то вы получите digits10 значащих цифр цифр, совпадающих с вашей исходной строкой. Например, если вы используете плавающий тип для хранения целых значений, то целые значения с таким количеством цифр будут представляться без потерь, как и соседние (+-1) целые значения.

Родственной величиной является величина max_digits10, которая говорит, что если вы преобразуете плавающее значение типа T в десятичное строковое представление с сохранением max_digits10 старших значащих цифр, а затем преобразуете его обратно в тип T, то вы гарантированно получите исходное значение типа T.

Таким образом, величина digits10 описывает сохранение данных в преобразовании туда-обратно вида "строка10 -> плавающее -> строка10". А величина max_digits10 описывает сохранение данных в преобразовании туда-обратно вида "плавающее -> строка10 -> плавающее".

Это, однако, совсем не означает, что десятичное строковое плавающее значение будет иметь только столько точных цифр. Огульно обзывать цифры за пределами этого количества "мусором" - очевидная профанация. Какие цифры являются точными, а какие нет - определяется спецификой ваших вычислений и известно только вам.

Очевидный пример: "традиционные" двоичные плавающие типы способны точно представлять степени двойки в пределах возможностей экспоненты. То есть std::pow(2, 512) даст вам точное значение типа double

13407807929942597099574024998205846127479365820592393377723561443721764030073546976801874298166903427690031858186486050853753882811946569946433649006084096

в котором намного больше значащих цифр, чем digits10 или max_digits10 для double (15 и 17 соответственно). Никакого "мусора" в этом представлении нет (разумеется, если вы хотели вычислить именно 2512) . Вас это не должно удивлять. Умение пользоваться такими возможностями плавающих представлений - это во многом и есть умение пользоваться плавающими типами в общем.

Во-вторых, что касается управления шириной поля при выводе - об этом вы уже получили ответы.

0
2

По ходу обсуждения оказалось, что имеет смысл остановиться подробнее на определении точности вещественного типа. Удивительно, но оказывается, что точность double совсем не жалкие 15 цифр, а намного, намного больше! И в подтверждение приводятся числа 2^(-100) и 2^512, которые действительно представляются точно. Так что же, получается что и в самом деле точность double больше, чем 15 цифр? К сожалению нет, такие заявления говорят лишь о непонимании вещественной арифметики.

Давайте посмотрим на представление чисел вещественным типом. Точность представления определяется его мантиссой, которая в случае числа двойной точности имеет длину 52 бита и соответственно может представить 2^52 значений. Теперь возьмем некое число, у которого в двоичном представлении биты мантиссы 53, 54, и т.д. являются нулями. Нетрудно видеть, что такое число будет представлено абсолютно точно. С бесконечной точностью! И таких чисел существует ровно 2^52.

Попробуем теперь немного уменьшить требования к точности. Возьмем, скажем, тысячу знаков после запятой - есть ли числа, которые представляются с такой точностью? Да, такие числа в самом деле есть, и из свойств множества действительных чисел видно, что их бесконечно много. Какую бы точность мы ни задали - сто, тысячу, миллион знаков после запятой, - оказывается, что существует бесконечно много чисел, представимых именно с такой точностью.

Получается, что точность вещественного типа это какая-то странная характеристика, которая произвольно меняется в зависимости от числа вплоть до бесконечности? Нет, именно в этом месте и происходит путаница! Точность представления отдельно взятого числа не имеет никакого отношения к точности вещественного типа. Слово одно, но под ним подразумеваются совершенно разные вещи. А собственно точность представления числа, хотя и кажется очень важной с бытовой точки зрения, в вещественной арифметике никакого значения не имеет. По той простой причине, что она непредсказуема - мы не можем определить точность представления по результату вычислений. Для этого надо этот результат сравнить с эталонным значением, а если мы и так его знаем, то зачем нам что-то вычислять?

Так что же такое точность вещественного типа? Представим, что у нас есть два числа, у которых первые 52 бита мантиссы совпадают, а различается бит 53. Эти два числа будут представлены одной и той же мантиссой, и соответственно, тем же самым числом двойной точности. Мы говорим, что точность double составляет 52 бита, и это означает простую вещь: double различает только числа, у которых отличаются первые 52 бита. Числа, у которых отличаются только биты 53 и последующие, представляются одной и той же мантиссой. Вот это и есть точность! Соответственно,в десятичном виде точность double составляет 15.45 десятичных цифр. Это означает, что числа, отличающиеся первыми 15 знаками всегда представляются разными значениями double. Числа с отличиями в 16-ом знаке могут представляться разными значениями (в 45% случаев), а могут и не отличаться (соответственно, в 55% случаев). Числа с отличием в 17-ом и более младших знаках имеют одинаковое представление в числе двойной точности.

Разумеется, тема точности вещественной арифметики немного сложнее этого простого определения. Для более серьезного ознакомления можно посоветовать Д. Кнут, том 2 "Получисленные алгоритмы", глава 4.2.2 "Точность выполнения арифметических действий в системе с плавающей точкой".

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge you have read our privacy policy.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.