浮点数表示及运算.
- 格式:ppt
- 大小:607.00 KB
- 文档页数:54
浮点数的运算方法浮点数是计算机中一种表示实数的数据类型,其特点是可以表示带有小数部分的数字。
在进行浮点数的运算时,需要考虑到浮点数的精度问题、舍入误差以及运算顺序等因素。
浮点数的表示方法为:±m×be,其中m为尾数(即小数部分的数值),b为基数或底数,e为指数(表示位移的量)。
1.浮点数加法运算:-对两个浮点数的指数进行比较,将较小指数的浮点数的尾数左移指数之差的位数,使两个浮点数的小数点对齐。
-对齐后的尾数相加,得到一个和。
-对和进行规格化,即将结果的尾数进行处理,使其满足指定的位数限制。
-对规格化后的结果进行舍入运算,得到最终结果。
2.浮点数减法运算:-先将减数的指数调整与被减数的指数相等。
-对齐后的尾数相减,得到一个差。
-对差进行规格化和舍入运算,得到最终结果。
3.浮点数乘法运算:-将两个浮点数的指数相加,得到加法的和,并相应地调整两个浮点数的尾数。
-尾数相乘,得到一个乘积。
-对乘积进行规格化和舍入运算,得到最终结果。
4.浮点数除法运算:-将被除数的指数减去除数的指数,得到差,并相应地调整两个浮点数的尾数。
-尾数相除,得到一个商。
-对商进行规格化和舍入运算,得到最终结果。
在进行浮点数运算时需要注意一些问题:-浮点数的精度问题:由于浮点数的尾数有限位数,所以会存在精度丢失的问题。
这就意味着进行浮点数运算时,可能会出现舍入误差,导致结果有微小的偏差。
-运算顺序:浮点数的运算顺序可能会影响最终结果。
在连续进行多次浮点数运算时,可能会得到不同的结果。
这是因为浮点数的运算不满足交换律和结合律。
因此,在编程中需要谨慎选择运算顺序,以避免结果的不确定性。
-溢出和下溢问题:由于浮点数的范围限制,可能会出现溢出(结果超出浮点数的表示范围)或下溢(结果过小,无法表示)的情况。
针对这些情况,需要进行特殊处理,如返回特定的错误码或进行科学计数法表示。
在实际编程中,可以使用编程语言提供的浮点数运算库或内置函数来进行浮点数运算,以确保运算结果的准确性和可靠性。
浮点数的表示方法
一、浮点数表示
一个数的浮点形式(设基数是2)可写成:
N = M × 2E
其中:M代表尾数,E代表阶码。
计算机中浮点数只用尾数和阶码表示,其形式如下:
浮点数的精度由尾数决定,数的表示范围由阶码的位数决定。
为了最大限度提高精度,尾数采用规格化形式,既1/2≤M<1。
采用二进制表示时,若尾数大于零,则规格化数应该是01XXXX的形式;若尾数小于零,则规格化数应为10XXXX的形式。
二、机器零
当浮点数的尾数为0或阶码为最小值时,计算机通常把该数当作零,因此程序中进行浮点运算时,判断某数是否为零,通常可以用小于某个极小值来代替。
三、实例
【例1】设X=0.0110×23 ,用补码、浮点数形式表示阶码为X j=011,尾数为00110,这时由于X 尾数不符合01XXXX的形式,因此不是规格化数,必须先进行规格化处理。
方法:若尾数小于1/2,把尾数左移一位(不包括符号位),观察结果是否满足规格化条件,满足则在把阶码减1即可,否则继续左移和调整阶码;若尾数大于1,则把尾数右移一位(不包括符号位),观察结果是否满足规格化条件,满足则在把阶码加1即可,否则继续右移和调整阶码。
上例中,00110左移一位为01100,符合规则化标准,此时阶码减1,为010即得到浮点表示形式。
这个数具体在计算机中如何表示要看计算机中规定的阶码和尾数的位数,若阶码和尾数均为16位,则上面的数X在计算机内部表示就是00000000000000100110000000000000 ,不足
均用零填充。
浮点数的表示与运算一、选择1、在规格化浮点数运算中,若浮点数为25×1.10101,其中尾数为补码表示,则该数需将尾数左移一位规格化2、浮点数格式如下:1位阶符,6位阶码,1位数符,8位尾数。
若阶码用移码,尾数用补码表示,则浮点数所能表示数的范围是-263 ~(1-2-8)×2633、某浮点机,采用规格化浮点数表示,阶码用移码表示(最高位代表符号位),尾数用原码表示。
下列哪个数的表示不是规格化浮点数?(B )阶码尾数A.11111111,1.1000 (00)B.0011111,1.0111 (01)C.1000001,0.1111 (01)D.0111111,0.1000 (10)4、设浮点数阶的基数为8,尾数用模4补码表示。
试指出下列浮点数中哪个是规格化数?(C )A.11.111000B.00.000111C.11.101010D.11.1111015、按照IEEE654标准规定的32位浮点数(41A4C000)16对应的十进制数是( D )A.4.59375B.-20.59375C.-4.59375D.20.593756、如果某单精度浮点数、某原码、某补码、某移码的32位机器数为0xF0000000。
这些数从大到小的顺序是移>补>原>浮7、假定采用IEEE754标准中的单精度浮点数格式表示一个数为45100000H,则该数的值是(+1.125)10×2118、设浮点数共12位。
其中阶码含1位阶符共4位,以2为底,补码表示:尾数含1位数符共8位,补码表示,规格化。
则该浮点数所能表示的最大正数是27-19、如果浮点数的尾数用补码表示,则下列(D )中的尾数是规格化数形式。
A. 1.11000B. 0.01110C. 0.01010D.1.0001010、设浮点数的基数为4,尾数用原码表示,则以下(C )是规格化的数。
A. 1.001101B.0.001101C.1.011011D.0.00001011、已知X=00.875×21,Y=0.625×22,设浮点数格式为阶符1位,阶码2位,数符1位,尾数3位,通过补码求出Z=X-Y 的二进制浮点数规格化结果是0111 01112、IEEE754标准中的舍入模式可以用于二进制数也可以用于十进制数,在采用舍入到最接近且可表示的值时,若要舍入两个有效数字形式,(12.5)D应该舍入为1213、下列关于舍入的说法,正确的是(E )A.不仅仅只有浮点数需要舍入,定点数在运算时也可能要舍入B. 在浮点数舍入中,只有左规格化时可能要舍入C. 在浮点数舍入中,只有右规格化时可能要舍入二、综合应用题1、什么是浮点数的溢出?什么情况下发生上溢出?什么情况下发生下溢出?2、现有一计算机字长32位(D31~D0),数符位是第31位。
浮点数的表示和基本运算1 浮点数的表示通常,我们可以用下面的格式来表示浮点数S P M其中S是符号位,P是阶码,M是尾数对于IBM-PC而言,单精度浮点数是32位(即4字节)的,双精度浮点数是64位(即8字节)的。
两者的S,P,M所占的位数以及表示方法由下表可知S P M 表示公式偏移量1 8 23 (-1)S*2(P-127)*1.M 1271 11 52 (-1)S*2(P-1023)*1.M 1023以单精度浮点数为例,可以得到其二进制的表示格式如下S(第31位) P(30位到23位) M(22位到0位)其中S是符号位,只有0和1,分别表示正负;P是阶码,通常使用移码表示(移码和补码只有符号位相反,其余都一样。
对于正数而言,原码,反码和补码都一样;对于负数而言,补码就是其绝对值的原码全部取反,然后加1.)为了简单起见,本文都只讨论单精度浮点数,双精度浮点数也是用一样的方式存储和表示的。
2 浮点数的表示约定单精度浮点数和双精度浮点数都是用IEEE754标准定义的,其中有一些特殊约定。
(1)当P = 0, M = 0时,表示0。
(2)当P = 255, M = 0时,表示无穷大,用符号位来确定是正无穷大还是负无穷大。
(3)当P = 255, M != 0时,表示NaN(Not a Number,不是一个数)。
当我们使用.Net Framework的时候,我们通常会用到下面三个常量Console.WriteLine(float.MaxValue); // 3.402823E+38Console.WriteLine(float.MinValue); //-3.402823E+38Console.WriteLine(float.Epsilon); // 1.401298E-45//如果我们把它们转换成双精度类型,它们的值如下Console.WriteLine(Convert.ToDouble(float.MaxValue)); // 3.40282346638529E+38Console.WriteLine(Convert.ToDouble(float.MinValue)); //-3.40282346638529E+38Console.WriteLine(Convert.ToDouble(float.Epsilon)); // 1.40129846432482E-45那么这些值是如何求出来的呢?根据上面的约定,我们可以知道阶码P的最大值是11111110(这个值是254,因为255用于特殊的约定,那么对于可以精确表示的数来说,254就是最大的阶码了)。