Dlaczego w bibliotece standardowej nie ma implementacji zakresu zmiennoprzecinkowego?
Jak wyjaśniono we wszystkich zamieszczonych tutaj postach, nie ma wersji zmiennoprzecinkowej range()
. To powiedziawszy, pominięcie ma sens, jeśli weźmiemy pod uwagę, że range()
funkcja jest często używana jako generator indeksu (i oczywiście oznacza to akcesor ). Tak więc, kiedy wywołujemy range(0,40)
, w efekcie mówimy, że chcemy 40 wartości zaczynających się od 0, do 40, ale bez wartości 40.
Kiedy weźmiemy pod uwagę, że generowanie indeksu dotyczy w takim samym stopniu liczby indeksów, jak ich wartości, użycie implementacji typu float range()
w bibliotece standardowej ma mniejszy sens. Na przykład, jeśli nazwiemy funkcjęfrange(0, 10, 0.25)
, spodziewalibyśmy się uwzględnienia zarówno 0, jak i 10, ale dałoby to wektor z 41 wartościami.
Zatem frange()
funkcja zależna od jej użycia zawsze będzie wykazywać sprzeczne z intuicją zachowanie; albo ma zbyt wiele wartości postrzeganych z perspektywy indeksowania, albo nie obejmuje liczby, która powinna zostać zwrócona z matematycznego punktu widzenia.
Matematyczny przypadek użycia
Powiedziawszy to, jak omówiono, numpy.linspace()
ładnie wypada generowanie z perspektywy matematycznej:
numpy.linspace(0, 10, 41)
array([ 0. , 0.25, 0.5 , 0.75, 1. , 1.25, 1.5 , 1.75,
2. , 2.25, 2.5 , 2.75, 3. , 3.25, 3.5 , 3.75,
4. , 4.25, 4.5 , 4.75, 5. , 5.25, 5.5 , 5.75,
6. , 6.25, 6.5 , 6.75, 7. , 7.25, 7.5 , 7.75,
8. , 8.25, 8.5 , 8.75, 9. , 9.25, 9.5 , 9.75, 10.
])
Przypadek użycia indeksowania
A jeśli chodzi o perspektywę indeksowania, napisałem nieco inne podejście z pewną sztuczną magią ciągów, która pozwala nam określić liczbę miejsc dziesiętnych.
# Float range function - string formatting method
def frange_S (start, stop, skip = 1.0, decimals = 2):
for i in range(int(start / skip), int(stop / skip)):
yield float(("%0." + str(decimals) + "f") % (i * skip))
Podobnie możemy również skorzystać z funkcji wbudowanej round
i określić liczbę miejsc po przecinku:
# Float range function - rounding method
def frange_R (start, stop, skip = 1.0, decimals = 2):
for i in range(int(start / skip), int(stop / skip)):
yield round(i * skip, ndigits = decimals)
Szybkie porównanie i wydajność
Oczywiście, biorąc pod uwagę powyższe omówienie, funkcje te mają dość ograniczony przypadek użycia. Niemniej jednak, oto krótkie porównanie:
def compare_methods (start, stop, skip):
string_test = frange_S(start, stop, skip)
round_test = frange_R(start, stop, skip)
for s, r in zip(string_test, round_test):
print(s, r)
compare_methods(-2, 10, 1/3)
Wyniki są identyczne dla każdego:
-2.0 -2.0
-1.67 -1.67
-1.33 -1.33
-1.0 -1.0
-0.67 -0.67
-0.33 -0.33
0.0 0.0
...
8.0 8.0
8.33 8.33
8.67 8.67
9.0 9.0
9.33 9.33
9.67 9.67
I niektóre czasy:
>>> import timeit
>>> setup = """
... def frange_s (start, stop, skip = 1.0, decimals = 2):
... for i in range(int(start / skip), int(stop / skip)):
... yield float(("%0." + str(decimals) + "f") % (i * skip))
... def frange_r (start, stop, skip = 1.0, decimals = 2):
... for i in range(int(start / skip), int(stop / skip)):
... yield round(i * skip, ndigits = decimals)
... start, stop, skip = -1, 8, 1/3
... """
>>> min(timeit.Timer('string_test = frange_s(start, stop, skip); [x for x in string_test]', setup=setup).repeat(30, 1000))
0.024284090992296115
>>> min(timeit.Timer('round_test = frange_r(start, stop, skip); [x for x in round_test]', setup=setup).repeat(30, 1000))
0.025324633985292166
Wygląda na to, że metoda formatowania ciągów wygrywa w moim systemie.
Ograniczenia
Na koniec zademonstrowanie punktu z powyższej dyskusji i ostatnie ograniczenie:
# "Missing" the last value (10.0)
for x in frange_R(0, 10, 0.25):
print(x)
0.25
0.5
0.75
1.0
...
9.0
9.25
9.5
9.75
Ponadto, gdy skip
parametr nie jest podzielny przez stop
wartość, może wystąpić luka ziewania, biorąc pod uwagę ten drugi problem:
# Clearly we know that 10 - 9.43 is equal to 0.57
for x in frange_R(0, 10, 3/7):
print(x)
0.0
0.43
0.86
1.29
...
8.14
8.57
9.0
9.43
Istnieją sposoby rozwiązania tego problemu, ale ostatecznie najlepszym podejściem byłoby po prostu użycie Numpy.