Aufgabe: Gleitkommazahlen

Alzucard

Mitglied
Wir haben folgende Aufgabe gestellt bekommen.

Java:
// Test floating point arithmetic...
public class aufg05_1 {
  public static void main( String args[] ) {
    // calculate the sum of 1E9 unprecise numbers
    int n = 0;
    float sum;
    float limit = 1.0E8f;
    for( sum = 0; sum < limit; sum += 0.1 ) {
      n++;
//    if ((n % 100000) == 0) {
//      System.out.println("n="+ n + " sum="+ sum + " target="+ (n*0.1));
//    }
    }
    System.out.println("sum is " + sum + " compared to " + (n*0.1));
  }
}

( a ) Was erwarten Sie (ungefähr) als Ausgabewert des Programms?
( b ) Was passiert tatsächlich? Warum? Tipp: Es kann helfen, die auskommentierten Codezeilen 10 . . . 12 wieder zu aktivieren.
( c ) Schreiben Sie das Programm so um, dass es den ursprünglich angedachten Zweck erfüllt.


Was ich mir dazu gedacht habe:

(a) Man erwartet als Ausgabewert halt eine Zahl in der Nähe von 1.0E8f.

(b) Was halt wirklich passiert ist eine Endlosschleife, da die Abbruchbedingung nie erfüllt wird.

(c) Jetzt wird es etwas kniffliger. Punkt bei dem ganzen ist die Addierung mit einer sehr sehr kleinen Zahl. Es kommt dadurch zu Rundungsproblemen., sodass halt das Limit dann nicht erreicht ist. aktiviert man die auskommentierten Zeilen sieht man das recht deutlich.
Mein Problem bei dem ganzen ist, dass ich mir nicht sicher bin wie man das Problem lösen kann. Wenn ich halt nicht n += 0.1 dort stehen habe, sondern n+=10 oder etwas ähnliches funktioniert das. Das wäre zwar Möglich, aber entspricht ja nicht der Aufgabe. Oder? Also wäre es wohl besser keine Gleitkommazahlen zu benutze, sondern einen feste Anzahl an durchläufen. Ich weiß nur nicht wie ich das ganze dann umschreiben soll.



Was passiert, wenn man anstatt sum einfach n mit limit vergleicht. Dann hätte man keinen Vergleich von Gleitkommazahlen mehr. Und es kommt auch ein recht sinnvolles ergebnis bei raus.
 
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Alzucard

Mitglied
Wir haben folgende Aufgabe gestellt bekommen.

Java:
// Test floating point arithmetic...
public class aufg05_1 {
  public static void main( String args[] ) {
    // calculate the sum of 1E9 unprecise numbers
    int n = 0;
    float sum;
    float limit = 1.0E8f;
    for( sum = 0; sum < limit; sum += 0.1 ) {
      n++;
//    if ((n % 100000) == 0) {
//      System.out.println("n="+ n + " sum="+ sum + " target="+ (n*0.1));
//    }
    }
    System.out.println("sum is " + sum + " compared to " + (n*0.1));
  }
}

( a ) Was erwarten Sie (ungefähr) als Ausgabewert des Programms?
( b ) Was passiert tatsächlich? Warum? Tipp: Es kann helfen, die auskommentierten Codezeilen 10 . . . 12 wieder zu aktivieren.
( c ) Schreiben Sie das Programm so um, dass es den ursprünglich angedachten Zweck erfüllt.


Was ich mir dazu gedacht habe:

(a) Man erwartet als Ausgabewert halt eine Zahl in der Nähe von 1.0E8f.

(b) Was halt wirklich passiert ist eine Endlosschleife, da die Abbruchbedingung nie erfüllt wird.

(c) Jetzt wird es etwas kniffliger. Punkt bei dem ganzen ist die Addierung mit einer sehr sehr kleinen Zahl. Es kommt dadurch zu Rundungsproblemen., sodass halt das Limit dann nicht erreicht ist. aktiviert man die auskommentierten Zeilen sieht man das recht deutlich.
Mein Problem bei dem ganzen ist, dass ich mir nicht sicher bin wie man das Problem lösen kann. Wenn ich halt nicht n += 0.1 dort stehen habe, sondern n+=10 oder etwas ähnliches funktioniert das. Das wäre zwar Möglich, aber entspricht ja nicht der Aufgabe. Oder? Also wäre es wohl besser keine Gleitkommazahlen zu benutze, sondern einen feste Anzahl an durchläufen. Ich weiß nur nicht wie ich das ganze dann umschreiben soll.



Was passiert, wenn man anstatt sum einfach n mit limit vergleicht. Dann hätte man keinen Vergleich von Gleitkommazahlen mehr. Und es kommt auch ein recht sinnvolles ergebnis bei raus.

Wenn ich dann keine Gleitkommazahl für limit benutzen möchte was sicherlich recht angebracht wäre, dann hätte ich das.

Java:
// Test floating point arithmetic...
public class aufg05_1 {
  public static void main( String args[] ) {
    // calculate the sum of 1E9 unprecise numbers
    int n = 0;
    float sum;
    int limit = 1000000000;
    for( sum = 0; n < limit; sum += 0.1 ) {
      n++;
//    if ((n % 100000) == 0) {
//      System.out.println("n="+ n + " sum="+ sum + " target="+ (n*0.1));
//    }
    }
    System.out.println("sum is " + sum + " compared to " + (n*0.1));
  }
}

Eclipse spuckt mir dann "sum is 2097152.0 compared to 1.0E8" aus. Das Ergebnis ohne die Änderung zu int wäre übrigens das selbe. Muss also absolut nicht sein denke ich.
 

fhoffmann

Top Contributor
Das Problem sind nicht etwa "Rundungsprobleme" bei der Addition von 0.1; vielmehr hat die Addition irgendwann überhaupt keine Wirkung mehr (bei 2097152.0 ). Deshalb solltest du dich nicht so sehr um "limit" kümmern sondern mehr um "sum".
 

Alzucard

Mitglied
Kann man float sum zu double sum machen? Das erscheint mir doch etwas simpel auch wenn es sinn macht wegen der höheren Genauigkeit.
 
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