将双精度型转换为浮点型时的精度问题

Question

JDK在

ThreadLocalRandom

中有一个随机方法：

nextDouble(startInclusive, endExclusive)

但没有

float

版本。这里我想要浮动版本，这是我的实现：

public static float nextFloat(float startInclusive, float endExclusive) {
    return (float) nextDouble(startInclusive, endExclusive);
}

我知道浮点数在将 double 转换为 float 时存在精度问题。那么，结果有可能是 float value < startInclusive or >= endExclusive 吗？以及如何解决？

Answer 1

事实上，您当前的实现可能会输出等于

endExclusive

的浮点数。假设

next double

返回

d

，它小于

endExclusive

，但由

d

表示的最接近

float

的值仍可能是

endExclusive

。

在现代版本的 JDK 中，存在

nextFloat

，它采用下界和上限。如果您使用的是旧版本，您可以看看新版本中的

nextFloat

是如何实现的，然后自己做同样的事情。

使用 OpenJDK 主分支中的 RandomSupport.java 中的代码，您可以编写这样一个助手：

public static float nextFloat(Random random, float origin, float bound) {
    if (!(Float.NEGATIVE_INFINITY < origin && origin < bound &&
        bound < Float.POSITIVE_INFINITY)) {
        throw new IllegalArgumentException("Invalid range");
    }
    float r = random.nextFloat();
    if (bound - origin < Float.POSITIVE_INFINITY) {
        r = r * (bound - origin) + origin;
    } else {
        float halfOrigin = 0.5f * origin;
        r = (r * (0.5f * bound - halfOrigin) + halfOrigin) * 2.0f;
    }
    if (r >= bound)
        r = Math.nextDown(bound);
    return r;
}

这使用了无参数的

nextFloat

，它已经存在很长时间了。它返回一个 0 到 1 之间的随机浮点数，代码简单地将 0~1 范围线性映射到我们想要的范围。这个过程也有可能生成一个大于或等于上限的数字，在这种情况下，JDK 似乎只使用小于

bound

(

Math.nextDown

) 的最大浮点数。