Извлечение мантиссы и экспоненты с плавающей запятой в NumPy

Я хотел бы иметь возможность извлекать значение и показатель числа с плавающей запятой в NumPy. Получение показателя степени в виде целого числа прекрасно и нормально для мантиссы. Получение мантиссы в виде битового поля было бы еще более удобным.

Я знаю, что поплавки Python имеют метод hex; однако я хочу использовать numpy.float32, массивы numpy и ufuncs. Я также знаю о методе numpy view, который позволяет мне видеть число с плавающей запятой как целое число и, следовательно, как двоичную строку:

>>> import numpy as np

>>> b = bin(np.float32(1.23456789).view(np.int32))
'0b111111100111100000011001010010'

>>> b[-23:] # extract last 23 bits of IEEE 754 binary32 float, is significand
'00111100000011001010010'

Извлечение показателя степени и знака таким образом неудобно, так как начальные 0 отбрасываются на bin. (Хотя я мог бы добавить 0 к 32 битам влево…)

В любом случае, поскольку bin не является ufunc, это не удобно и мне пришлось бы перебирать массив.

Нет ли более удобного способа делать то, что я хочу?


python numpy floating-point exponent significant-digits
person equaeghe    schedule 07.09.2017    source источник
comment
Взгляните на этот ответ, он может указать вам правильное направление   -  person GPhilo    schedule 07.09.2017
comment
@GPhilo: Спасибо. На самом деле, этот ответ, кажется, ясно дает понять, что нет более удобного подхода.   -  person equaeghe    schedule 07.09.2017
comment
Взгляните на numpy.frexp.   -  person Mark Dickinson    schedule 07.09.2017
comment
@MarkDickinson: numpy.frexp дает a разложение на экспоненту и мантиссу, а не разложение на экспоненту и мантиссу, закодированную в IEEE 754 с плавающей запятой. (Показатель, заданный frexp, отличается на единицу от показателя с плавающей запятой IEEE 754.)   -  person equaeghe    schedule 07.09.2017
comment
@equaeghe: Да, но перейти от результата frexp к разложению IEEE 754 тривиально. Как вы говорите, показатель степени отличается на единицу, поэтому вычтите единицу из показателя степени и удвойте мантиссу.   -  person Mark Dickinson    schedule 08.09.2017
comment
@MarkDickinson: Верно, но мне все равно нужно отдельно извлечь мантиссу. Я не понимаю, как я мог бы сделать все шаги короче, чем в моем ответе самому себе. Возможно, вы можете добавить ответ, чтобы я проголосовал за него?   -  person equaeghe    schedule 08.09.2017

Ответы (1)


arrow_upward
1
arrow_downward

Комментарий GPhilio вызвал более тщательный поиск по SO, который привел к следующему решению, основанному на ответе на "извлечение мантиссы и экспоненты из double в c#"< /а>:

import numpy as np

def decompose(x: np.float32): 
    """decomposes a float32 into negative, exponent, and significand"""
    negative = x < 0
    n = np.abs(x).view(np.int32) # discard sign (MSB now 0),
                                 # view bit string as int32
    exponent = (n >> 23) - 127 # drop significand, correct exponent offset
                               # 23 and 127 are specific to float32
    significand = n & np.int32(2**23 - 1) # second factor provides mask
                                          # to extract significand
    return (negative, exponent, significand)

Этот подход с операциями над целыми числами на уровне битов на самом деле более удобен, чем переход к самой фактической битовой строке.

person equaeghe    schedule 07.09.2017