浮点数直接用 == 比较总出错,因二进制无法精确表示多数十进制小数(如0.1+0.2=0.30000000000000004),导致内存值不等;应改用 math.isclose() 或 abs(a-b)
浮点数直接用 == 比较为什么总出错
因为二进制无法精确表示大多数十进制小数,
0.1 + 0.2实际结果是0.30000000000000004,和0.3的内存表示不一致,所以==返回False。这不是 python 独有,所有遵循 IEEE 754 的语言都这样。常见错误现象:单元测试里
assert result == 0.3偶尔失败;科学计算中判断“是否收敛”卡在临界值。
- 永远别用
==判断两个浮点数是否“数学上相等”- 改用
math.isclose()(Python 3.5+),它默认用相对容差1e-09和绝对容差1e-09双重判断- 如果要兼容旧版本,手动写
abs(a - b)math.isclose() 的 rel_tol 和 abs_tol 怎么选
rel_tol控制相对误差比例,适合比较数量级接近的数;abs_tol是硬性阈值,对极小值(比如接近 0)必须设,否则rel_tol在分母趋近 0 时会失效。使用场景举例:物理仿真中判断速度是否“基本为零”,或机器学习里检查梯度是否收敛到
1e-8量级。
- 一般数值计算,设
rel_tol=1e-09足够(IEEE 754 double 精度约 15–17 位有效数字)- 涉及接近 0 的值,必须显式给
abs_tol,比如math.isclose(x, 0.0, abs_tol=1e-12)- 不要把
rel_tol设成0——那会退化成纯绝对误差判断,但失去对大数的鲁棒性numpy.allclose() 和 math.isclose() 的关键区别
numpy.allclose()是数组批量比较,底层逻辑类似math.isclose(),但默认容差更宽松:rtol=1e-05,atol=1e-08。直接混用容易漏掉精度问题。性能影响:对单个数,
math.isclose()更轻量;对数组,必须用numpy.allclose(),否则循环调用math.isclose()会慢一个数量级。
- 数组比较一律用
numpy.allclose(),别自己写np.array([math.isclose(a, b) for a, b in zip(arr1, arr2)]).all()- 若需和
math.isclose()行为一致,显式传参:numpy.allclose(a, b, rtol=1e-09, atol=1e-09)numpy.allclose()对nan默认返回False,如需 “NaN == NaN”,加参数equal_nan=True自定义容差函数要注意的边界情况
手写容差比较看似简单,但容易忽略负数、无穷、NaN 和零除。比如
abs(a - b) 在 <code>a或b是inf时会得到nan,导致判断失效。真实项目里,容差逻辑常被封装进工具函数,但很多人只测了普通正数。
- 必须单独处理
math.isinf()和math.isnan():无穷大之间可比,但无穷和有限数不可比;NaN 一律视为不相等(除非明确要求)- 避免用
max(abs(a), abs(b))当分母——当两者都为 0 时没问题,但一正一负且绝对值相等时,max仍为正,逻辑无误;真正危险的是两者都为inf- 如果业务要求“误差不超过 0.01 元”,就用绝对容差
abs_tol=0.01,别强行套相对容差容差不是越小越好,也不是统一设成
1e-9就万事大吉。关键是根据数据量级、业务语义和误差来源决定该用相对、绝对,还是混合策略。最常被忽略的,是忘记给接近零的值配abs_tol。
