为什么我的程序在 for 循环中 k == 0 时返回垃圾值？答案

【问题标题】：Why is my program returning a garbage value when k == 0 in the for-loop?为什么我的程序在 for 循环中 k == 0 时返回垃圾值？
【发布时间】：2020-02-17 22:32:17
【问题描述】：

这是一个简单的 C++ 程序，它使用公式计算两个给定数字之间的固定数量值的公式。

在 for 循环中 k = 0 时似乎有一些问题。它正在返回一个垃圾值。

谁能告诉我为什么？

非常感谢任何帮助。提前致谢。

#include<iostream>
#include<iomanip>
#include<cmath>

using namespace std;

int main ()
{

  int const POINTS = 21;
  double const PI = 3.1416;
  double min, max, increment, dataPoints[21];

  cout << "Enter max value: ";
  cin >> max;

  cout << "Enter min value: ";
  cin >> min;

  increment = (max - min) / (POINTS - 1);


  cout << setw (20) << "X-Value" << "|";
  cout << setw (20) << "Y-Value" << endl;

  double k;
  int l;

  for (k = min, l = 0; l < POINTS, k <= max; l++, k += increment)
    {
      dataPoints[l] = (PI / 16) * sin (6.036 * k) + (1 / 64) * PI * cos (24.44 * k);
      cout << setw (20) << k << setw (20) << dataPoints[l] << endl;
    }

}

输出：

Enter max value: 4
Enter min value: -4
             X-Value|             Y-Value
                  -4            0.164018
                -3.6          -0.0507715
                -3.2          -0.0881608
                -2.8            0.182492
                -2.4           -0.184497
                  -2           0.0931637
                -1.6           0.0453027
                -1.2            -0.16085
                -0.8            0.195021
                -0.4           -0.130529
       -5.55112e-016       -6.57901e-016
                 0.4            0.130529
                 0.8           -0.195021
                 1.2             0.16085
                 1.6          -0.0453027
                   2          -0.0931637
                 2.4            0.184497
                 2.8           -0.182492
                 3.2           0.0881608
                 3.6           0.0507715
                   4           -0.164018

Process returned 0 (0x0)   execution time : 3.634 s
Press any key to continue.

【问题讨论】：

发生这种情况是因为计算机以二进制数计数。这意味着小的加法和减法可能与预期值略有不同。如果你将它四舍五入或削减从 idk 后面的第五位开始的数字。你应该没事
[tangent] l < POINTS, k <= max 不像你想的那样工作。这些比较之一的结果被丢弃。你的意思可能是l < POINTS && k <= max
[专业提示] 不要使用浮点类型作为循环索引。如果你想提高十分之四，那么你可以这样做for (int index = start_value * 10, index < stop_value * 10; index += 4) { divide index by 10 here to get the decimal number }
顺便说一句，std:: 命名空间包含 min 和 max 名称，从技术上讲，在这种情况下使用它是一个 UB。你很幸运在使用命名空间时不包括<algorithm>（如果任何标题都没有，则没有定义）

标签： c++ for-loop garbage cmath

【解决方案1】：

一个问题问题在于代码(1 / 64) ...因为您已将此表达式放在括号中。因此，它是整数除法，因此总是具有零的值。

试试这个吧：

    dataPoints[l] = (PI / 16) * sin (6.036 * k) + (1.0 / 64) * PI * cos (24.44 * k);

您在for 循环中表达“测试”条件的方式也存在问题 - 这里的comma operator 将有效地忽略表达式的第一部分：

for (k = min, l = 0; l < POINTS, k <= max; l++, k += increment)

为安全起见，当您希望测试两个条件时，请使用&& 运算符：

for (k = min, l = 0; l < POINTS && k <= max; l++, k += increment) {

最后，您的实际问题：

在 for 循环中 k = 0 时似乎有一些问题。这是返回一个垃圾值。

不，不是！您对k 变量（即每个循环上的k += increment）执行的浮点运算并不精确：您认为0.4 + (-0.4) 将实际上 是'nearly' '0.4' - 'nearly' '0.4'；因此，考虑到您使用的数字范围（以及之前循环中累积的“错误”），您获得的值（我的系统给出-5.55112e-16）是对零的“合理近似”。

请随时要求进一步澄清和/或解释。

【讨论】：

哦，非常好。我什至没有注意到循环条件中的逗号，很好。我想说的另一件事是打印k 并让它看起来像他们想要的解决方案（这可能是round()）。但这一切对我来说都很好！不错的编辑:)
啊哈！评论作为批评 - 按预期工作！我非常感谢您的意见！
@AdrianMole 谢谢你的解释！我在 for 循环中修复了测试条件，并使用了 setprecision(1)
@Vaibav79 不，我不认为你错过了任何东西 - 请记住，计算机中的浮点数据只能近似真实世界的值。只是不要尝试使用表单的任何比较，if (k == 0)，否则它们可能会失败。
有道理。谢谢！

【解决方案2】：

由于当您增加 0.2 时出现舍入误差，您的 k 值永远不会完全为零——它稍微偏离了一点。见What every computer scientist should know about floating point

【讨论】：