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浮点数表示详解

IEEE 754标准解析

IEEE 754标准简介

IEEE 754是浮点数表示的国际标准,定义了浮点数的存储格式和运算规则。

浮点数存储格式

单精度浮点数(32位)

符号位 指数位 尾数位
1位 8位 23位

双精度浮点数(64位)

符号位 指数位 尾数位
1位 11位 52位

浮点数转换示例

十进制转IEEE 754

以13.25为例:

  1. 转二进制:13.25 = 1101.01
  2. 规格化:1.10101 × 2³
  3. 计算指数:127 + 3 = 130 = 10000010
  4. 存储格式:
    • 符号位:0(正数)
    • 指数:10000010
    • 尾数:10101000000000000000000

特殊值表示

类型 符号位 指数位 尾数位
0 0 全0 全0
无穷 0/1 全1 全0
NaN 0/1 全1 非全0

精度问题

浮点数存在精度限制,常见现象:

1
2
0.1 + 0.2 ≠ 0.3
实际结果:0.30000000000000004

实际应用

  • 科学计算
  • 图形渲染
  • 机器学习
  • 金融计算