Pythonを学び始めたばかりなのですが、簡単な計算結果が正しくで出力されません。正確な計算にはなにか設定から間違えているのでしょうか。
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登録してこのコミュニティに参加するPythonを学び始めたばかりなのですが、簡単な計算結果が正しくで出力されません。正確な計算にはなにか設定から間違えているのでしょうか。
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コンピュータ内の信号は 0
と 1
の組み合わせで構成されているということはご存じかと思いますが小数点数についてもそうです。 十進数の 0.1
を二進数で表そうとすると 0.0001100110011001100...
と無限に続きます。 いわゆる循環小数です。 もちろんコンピュータ内での表現は有限の桁数しかありませんから完璧に表現することは出来ません。 計算の元になる値がそもそも正確に表現できていないわけで、これは入力誤差と呼ばれる現象です。 もちろんこの誤差は計算結果にも伝播します。
二進化十進表現などの工夫で誤差を抑えることは出来ますし、それを補助するライブラリもあるのですが……。 数値計算の精度については何か設定をしておけば問題なしというわけではなく諸々の事情が絡み合うので端的に説明することは出来ません。
Wikipedia の誤差の項などは学習のとっかかりとしては有用かもしれません。
Pythonの数値型には int
, float
, complex
があります
参考: 数値型 int, float, complex
Pythonの整数型 (int
) には最大値がない・上限なしという特徴があるけれど,
浮動小数点数は (普通に)浮動小数点処理ハードウェアを利用してるので他の言語や計算処理アプリと同様の特徴を持ちます
(float と呼ばれてるが, CPythonでは C言語の double
を使って実装)
>>> n = 12345678901234567890123456789012345678901234567890
>>> n
12345678901234567890123456789012345678901234567890
>>> type(n)
<class 'int'>
>>> f = 3.14
>>> type(f)
<class 'float'>
>>> import sys
>>> sys.float_info
sys.float_info(max=1.7976931348623157e+308, max_exp=1024, max_10_exp=308, min=2.2250738585072014e-308, min_exp=-1021, min_10_exp=-307, dig=15, mant_dig=53, epsilon=2.220446049250313e-16, radix=2, rounds=1)
参考ページに記されてるように 標準ライブラリーがあり, それらを使えば誤差は回避可能です
(標準ライブラリには、さらに分数のための数値型
fractions.Fraction
や、ユーザによる精度の定義が可能な浮動小数点数のためのdecimal.Decimal
があります。)
sympy
は 本来は方程式を解いたりするパッケージだけど
ダミーで x
を加えておいて, x
を 0
に置き換えれば演算できます
(decimal.Decimal
を利用した演算などと比べ, 使いやすいパッケージ選ぶと良いでしょう)
(探せば他に使いやすいパッケージ見つかるかもしれない)
import sympy
n, x, y = sympy.symbols('n x y')
expr = 0.1 + 8.2 +x
display(expr.subs(x, 0))
# こちらでも可能
expr = 1 / n + 82 / n
expr.subs(n, 10)
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