单精度浮点数和双精度浮点数

浮点数的数据格式

根据 IEEE754 的标准定义：浮点数的数据格式可以分为最常见的单精度（32位）和双精度（64位）格式，以及半精度（16位）、四精度（128位）和扩展精度格式。

单精度浮点数（Single-Precision Floating-Point）：在计算机编程中常用float表示：
- 通常占用 32 位（4 个字节）的存储空间
- 在IEEE 754标准中，单精度浮点数由1位符号位、8位指数位和23位尾数位组成。
- 一个 4 个字节（32 位）的单精度浮点数可以表示大约 ±3.4 x 10^38 的范围内的小数。这个范围非常大，可以满足大部分应用程序对小数值的存储需求。同时，单精度浮点数通常提供6-7 位有效数字的精度。
双精度浮点数（Double-Precision Floating-Point）：在计算机编程中常用double表示，如：
```
//定义一个圆形类，其中包括了圆周率常量和半径变量 package com.buptnu.demo; public class CCircle { 
      final double PI = 3.; double radius; } 
```
- 通常占用 64 位（8 个字节）的存储空间
- 在IEEE 754标准中，双精度浮点数由1位符号位、11位指数位和52位尾数位组成。
- 一个 8 个字节（64 位）的双精度浮点数可以表示大约 ±1.7 x 10^308 的范围内的小数。这个范围非常大，可以满足大部分应用程序对小数值的存储需求。同时，双精度浮点数通常提供大约 15-16 位有效数字的精度

注：-6.02×10^23 这个数，“-"表示符号位，用于表示正负，6.02表示尾数，10^23表示指数

在程序设计和科学计算中，单精度浮点数通常用于那些不需要极高精度计算的场合，因为与双精度浮点数相比，单精度浮点数在计算速度和占用存储空间方面具有一定的优势。然而，当需要更高精度和更大范围的数值时，通常会使用双精度浮点数（64位），尽管这会以牺牲一定的性能和增加存储需求为代价

其余三种数据格式

扩展精度浮点数（Extended Precision）:
此类别下的具体格式可能会根据不同的硬件和软件实现有所变化。通常，它们提供比双精度更高的精度和/或更广的范围。
例如，在某些实现中，扩展精度可能使用80位（10字节）或更多位来表示一个浮点数。

半精度浮点数（Half Precision）:
使用16位（2字节）来表示一个浮点数。
包括1位符号位、5位指数位和10位尾数位。
半精度格式主要用于特定的应用领域，如图形处理和深度学习，其中计算效率和存储效率可能比数值精度更加重要。

四精度浮点数（Quadruple Precision）:
使用128位（16字节）来表示一个浮点数。
包括1位符号位、15位指数位和112位尾数位。
四精度提供了极高的数值精度，适用于科学计算中需要极高精度的计算场景。

IEEE 754标准的这些不同格式使得浮点数在各种计算需求中具有灵活性，从而可以根据具体的应用场景选择最合适的数据精度和大小。

注意：上面提到的是属于不同的的数据格式，并不是浮点数的分类，是用于表示各种类型的浮点数，包括规约数、非规约数、零、无穷大和NaN

根据IEEE 754标准，浮点数主要可以被分为以下几类：
规约数（Normalized numbers）:
这是最常见的浮点数类型，用于表示除零以外的大多数数值。
规约数的表示确保了尾数（mantissa）的最高位隐含为1（对于二进制浮点数而言）。这意味着实际的尾数比存储的尾数多一个最高位的1，从而提高了表示的有效性。
指数部分既可以是正数也可以是负数，通过一个偏移量（或称为偏置）来表示。

非规约数（Denormalized numbers，也称为次正规数）:
这类浮点数主要用于表示非常接近于0的正数和负数。
非规约数的指数固定为最小值，而尾数不假定隐含的最高位为1，这允许表示比规约数更接近于零的数值。
主要作用是提供了一种平滑的过渡方式，使得数值可以渐进到0，避免了硬阈值导致的突变，这一点在数值计算中非常重要。

零（Zero）:
IEEE 754标准定义了正零和负零，尽管在大多数运算中它们的行为是相同的，但在某些情况下，区分正负零可以提供更多的数学灵活性（比如在处理极限或导数时）。

=无穷大（Infinity）:
分为正无穷大和负无穷大，用于表示超出浮点数表示范围的大数值，比如溢出的结果。
在数学运算中，无穷大的引入允许某些运算可以继续进行，而不是简单地失败。

NaN（Not a Number，不是一个数字）:
用于表示那些无法定义或不适用于常规浮点数的结果，如0除以0、无穷大减去无穷大等。
NaN本身有多种形式，可以携带额外信息来指示导致NaN结果的特定原因。
这些分类使得IEEE 754标准的浮点数能够灵活地表示和处理广泛的数值，包括非常特殊的情况，同时在各种计算场景中保持数学上的一致性和可预测性。

今天的文章单精度浮点数和双精度浮点数分享到此就结束了，感谢您的阅读。

单精度浮点数和双精度浮点数

浮点数的数据格式

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