浮点数 Floating-Point Numbers (uva11809)

 传送门

  这个题复习了一遍浮点数的存储方式。浮点数在计算机里是分三部分表示的,最前面一位表示符号,后面一部分是尾数,最后一部分是阶码,表示方法类似于科学记数法,不过是二进制的,尾数是M阶码是E的话那么表示起来就是M × 2^E了。然后对于M还有一个要求,就是1/2 ≤ M < 1,所以用二进制表示M的话就应该是0.1XX……,用计算机表示的时候就把最前面的“0.1”这个永远不变的部分给省略掉,只表示可能变化的部分。阶码部分则是只用二进制表示E。

  

  上面的图就给出了一个例子,前面的0表示是正数。后面8位表示尾数m,这里是0.111111111(注意后面是9个1,因为头一个省略了)。之后那个0表示分割,最后面6位表示e的二进制为111111。所以这个数就是,用十进制表示就是

  在计算机中用二进制表示M和E的时候如果位数不同,那么它们所能表示的最大值也不同。现在给你所能够表示的最大的浮点数的值,让你倒回去求M和E分别有多少位。输入格式为AeB,表示最大浮点数为,并且0 < A < 10,并且保证输出的结果中0 ≤ M ≤ 9且1 ≤ E ≤ 30。输入以0e0表示结束,0e0本身不计算。

  这个如果直接去算的话相当麻烦,当E很大的时候数会直接超出上限。这个时候可以反过来想,最大的时候M和E的每一位肯定都是1,并且又有0 ≤ M ≤ 9且1 ≤ E ≤ 30的限定,所以一共只有300种情况,自然就想到了打表,先用二重循环枚举M和E可能出现位数的所有情况打一张表,然后输入的时候倒回去找即可。

  假设当前一层M和E的值为m和e,它们的位数分别为i和j。

  首先计算m的值,用二进制表示的话,m的值为0.11…,也就是m = 2^(-1) + 2^(-2) + … + 2^(-1 - i)(i比实际1的个数少1个),也就是m = 1 - 2^(-1 - i)

  接下来就是计算e的值,不难得出,e = 2^j - 1

  那么也就有m * 2^e = A * 10^B,似乎可以直接计算了。然而,直接这样算的话是不行的,因为当e太大的话(e最大可以是1073741823,注意这还只是2的指数),等号左边的数就会超出上限,所以要想继续算下去,就得自己去想办法再写出满足要求的类来,这显然太麻烦了。所以,这个时候我们对等式两边同时取对数,这个时候就有 log10(m) + e × log10(2) = log10(A) + B。因为此时m和e的值都是确定的,所以不妨令等式左边为t,也就有t = log10(A) + B

  如果是科学记数法的话,那么对于A,就有1 ≤ A < 10。那么0 < log10(A) < 1。所以t的小数部分就是log10(A),整数部分就是B,即B = ⌊t⌋,A = 10^(t - B)。那么接下来,我们只需要开出两个二维数组来,分别记录对应i和j下A和B的大小,之后从输入里提取出A和B的大小,去二维数组里面查找对应的i和j即可。

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cmath>
#include<sstream>

using namespace std;

double A[20][40];
long long B[20][40];

void maketable()
{
    for(int i=0;i<=9;i++){
        for(int j=1;j<=30;j++){
            double m = 1 - pow(2, -1 - i);
            double e = pow(2, j) - 1;
            double t = log10(m) + e * log10(2);
            B[i][j]=t;
            A[i][j]=pow(10,t-B[i][j]);
        }
    }
}

int main()
{
    maketable();
    string in;
    while(cin>>in&&in!="0e0"){
        for(string::iterator i=in.begin();i!=in.end();i++){
            if(*i=='e'){
                *i=' ';
            }
        }
        istringstream ss(in);
        double a,b;
        ss>>a>>b;
        while(a<1){
            a*=10;
            b--;
        }
        for(int i=0;i<=9;i++){
            for(int j=1;j<=30;j++){
                if(b==B[i][j]&&(fabs(a - A[i][j]) < 1e-4 || fabs(a / 10 - A[i][j]) < 1e-4)){
                    printf("%d %d\n",i,j);
                    break;
                }
            }
        }
    }
    return 0;
}

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