fractions.Fraction() returns 不同的名称,名称。解析浮点数或其字符串表示形式时对

fractions.Fraction() returns different nom., denom. pair when parsing a float or its string representation

我知道 floating point math 的性质,但我仍然发现以下内容令人惊讶:

from fractions import Fraction

print(Fraction(0.2))       # -> 3602879701896397/18014398509481984
print(Fraction(str(0.2)))  # -> 1/5

print(Fraction(0.2)==Fraction(str(0.2)))  # returns False
print(0.2 == float(str(0.2)))             # but this returns True!

documentation 我找不到任何可以解释这一点的内容。它确实声明:

...In addition, any string that represents a finite value and is accepted by the float constructor is also accepted by the Fraction constructor...

但对我来说,这意味着与 float() 类似的行为,我只是没有看到,如上所示。

有什么解释吗?


请务必注意,上面显示的行为并非特定于值 (0.2),而是一般情况;我尝试过的一切都以同样的方式表现。


有趣的是:

from fractions import Fraction


for x in range(1, 257):
    if Fraction(str(1/x))==Fraction(1/x):
        print(x)

仅打印小于所选上限的 2 的 次幂:

1
2
4
8
16
32
64
128
256

注意分母的最后一位。 fractions 模块在内部存储对象时似乎考虑到了这一点,但在操作中使用时 python 可以舍入。

from fractions import Fraction

Fraction(3602879701896397, 18014398509481985)  == Fraction(1, 5)   # True
Fraction(3602879701896397, 18014398509481984) == Fraction(1, 5)    # False
3602879701896397 / 18014398509481985 == 0.2  # True
3602879701896397 / 18014398509481984 == 0.2  # True

现在 fractions 模块为什么选择一个近似值(即 18014398509481984 而不是正确的 18014398509481985)这个问题我无法回答。

查看 fractions.py 中的 def __new__(): 实现,如果给定字符串:

正则表达式 _RATIONAL_FORMAT(如果您对解析部分感兴趣,请参阅 link)将 numerator 输出为 0,将 decimal 输出为 2

Start quote from fractions.py source, with comments by me

elif isinstance(numerator, str):
    # Handle construction from strings.
    m = _RATIONAL_FORMAT.match(numerator)
    if m is None:
        raise ValueError('Invalid literal for Fraction: %r' %
                         numerator)
    numerator = int(m.group('num') or '0')       # 0
    denom = m.group('denom')                     
    if denom:                                    # not true for your case
        denominator = int(denom)
    else:                                        # we are here
        denominator = 1
        decimal = m.group('decimal')             # yep: 2
        if decimal:
            scale = 10**len(decimal)             # thats 10^1
            numerator = numerator * scale + int(decimal)    # thats 0 * 10^1+0 = 10
            denominator *= scale                 # thats 1*2
        exp = m.group('exp')  
        if exp:                                  # false
            exp = int(exp)
            if exp >= 0:
                numerator *= 10**exp
            else:
                denominator *= 10**-exp
    if m.group('sign') == '-':                   # false
        numerator = -numerator

else:
    raise TypeError("argument should be a string "
                    "or a Rational instance")

end quote from source

所以 '0.2' 被准确地解析为 2 / 10 = 0.2 ,而不是我的计算器在 0,20000000000000001110223024625157[=33 处输出的最接近的浮点数近似值=]

精髓:它们不是简单地使用 float( yourstring ),而是解析和计算字符串本身,这就是两者不同的原因。

如果您使用相同的构造函数并提供 floatdecimal,则构造函数使用内置 as_integer_ratio() 获取分子和分母作为该数字的表示。

浮点表示最接近 0.2 的是 0,20000000000000001110223024625157,这正是 as_integer_ratio() 方法 returns 的分母和分母。

作为eric-postpischil mark-dickinson 指出,此浮点值受其二进制表示的限制为 "close to 0.2"。当放入 str() 时将被截断为精确的 '0.2' - 因此

之间存在差异
print(Fraction(0.2))       # -> 3602879701896397/18014398509481984
print(Fraction(str(0.2)))  # -> 1/5

print(Fraction(0.2))中,源文本0.2被转换为浮点值。此转换的结果正好是 0.200000000000000011102230246251565404236316680908203125,或 3602879701896397/18014398509481984。然后将该值传递给 Fraction,它会产生相同的值,表示为有理数。

print(Fraction(str(0.2)))中,0.2再次转换为浮点值,产生上面的数字。然后 str 将其转换为字符串。在当前的 Python 版本中,当浮点值转换为字符串时,Python 通常不会产生精确的数学值。相反,它只生成足够的数字,以便将字符串转换回浮点数生成输入数字。在这种情况下,结果为“0.2”。所以字符串“0.2”被传递给Fraction。然后Fraction分析“0.2”,确定是1/5。