Float と Double: どの浮動小数点データ型を選択すべきか?

浮動小数点と倍精度浮動小数点数

多くのプログラミング言語は、浮動小数点と倍精度浮動小数点の両方のデータ型を提供します。これらの使用法は互換性があるように見えることが多いですが、両者の間には大きな違いがあります。

精度と範囲

名前が示すように、double は float の 2 倍の精度を持ちます。 。通常、double は 10 進数 15 桁の精度を提供しますが、float は 7 桁のみを提供します。この違いは、浮動小数点数の仮数 (小数部) を格納するために使用される有効ビットの数が多いことに起因します。

の場合たとえば、double の仮数ビットは 52 で、10 進数の精度は 15.95 桁になりますが、float の仮数ビットは 23 で、精度は 7.22 になります。

累積誤差

この精度の低下により、繰り返し計算を実行するときに切り捨て誤差が大きくなる可能性があります。たとえば、float 変数で小数値を繰り返し累積すると、double 変数を使用した場合と比較して、実際の合計から大幅な乖離が生じる可能性があります。

最大値

最大値float で表現できる値は約 3e38 ですが、double の最大値は約 1.7e308 です。これは、非常に大きな数値を処理する場合、float がオーバーフローしやすくなる可能性があることを意味します。

その他の考慮事項

• 精度: double であっても提供できない場合がありますすべての用途に十分な精度。高精度が必要な計算の場合は、long double データ型の使用を検討してください (実装に依存します)。
• 丸め誤差: すべての浮動小数点データ型は、次の理由による丸め誤差の影響を受けます。
• 合計アルゴリズム:エラーが蓄積される可能性があるため、多数の浮動小数点値を合計するために = 演算子を使用することは避けてください。代わりに、Kahan 加算などの特殊な加算アルゴリズムの使用を検討してください。

結論として、float と倍精度浮動小数点数は常に互換性があるわけではありません。 Double を使用すると、精度が大幅に向上し、値の範囲が広くなり、繰り返しの計算や大きな数値に対して一般に精度が向上します。ただし、精度が重要ではないアプリケーション、またはデータが float の範囲内にあるアプリケーションの場合は、float データ型を使用するとメモリが節約され、パフォーマンスが向上します。

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