对数为整数整数

时间:2016-09-04 18:42:36

标签: floating-point precision floating-accuracy logarithm

我想找到整数n的对数的向上舍入值到整数基b。在代码中:

result = int(ceil(log(n, b)))

问题在于,有时值无法在浮点中精确表示,过高估计结果。例如:

log(125, 5) == int(ceil(3.0000000000000004)) == 4

我该怎么办?减去微小的epsilon会在其他地方低估它。有没有办法完全支持浮点计算,有点像使用base 2

我可以使用循环来找到对数,但我想知道是否可以在恒定时间内完成此操作。

1 个答案:

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嗯,你必须要小心恒定时间的意思。如果你正在处理固定宽度的整数,那么一个简单的for循环是有界的(基数2中64位整数的最坏情况将是64次乘法)并且可能仍然比转换为f​​loat更快,调用{ {1}}函数,并截断回一个整数。

如果你使用任意精度整数,那么基本上没有恒定时间算法,因为几乎每个操作都至少为O(log(n)),包括转换为浮点数。

也就是说,还有其他一些事情可以尝试:

  • 您可以使用find first set操作来查找base-2对数(尽管我认为Python不提供这样的功能)。 x86为此提供了bsr指令。这也是关于任意精度整数的少数操作之一,可以是恒定时间(尽管这取决于实现,内存存储等)。

  • 一旦你有一个base-2对数,你就可以用它来计算整数除法的2次幂。

  • 如果你只使用相同的基数b,并且输入受b k 的限制,你可以使用b的幂与二进制搜索相结合的预先计算查找表,任意精度整数都是O(log(k)* log(n))(搜索的log(k),每个不等式比较的log(n))。

  • 即使不是这种情况,你仍然可以尝试某种二分法搜索:通过平方直到太大来保持指数加倍,然后从那里进行二分搜索。

  • 您最初的想法,加上一些错误分析,可以快速计算某些情况,然后您可以回到不精确的情况。 Python没有为2参数log提供错误界限(但它不是很好,因为你提供的示例应该是精确的),但是现在大多数不错的数学库都能够计算1参数{{1在1 ulp以内(最后一个单位),并施放到浮点和浮点数到1/2 ulp以内,总相对误差为3 ulps(因为这些都是乘法的),假设你的基数可以准确表示为float(即不是像log这样的大整数。)

在python中,这将是:

log