java - 在 Java 中，NaN 是什么意思？

Question

我有一个程序试图将 adouble缩小到所需的数字。我得到的输出是NaN.

NaN在 Java中是什么意思？

Answer 1

取自此页面：

“NaN”代表“不是数字”。如果浮点运算有一些输入参数会导致运算产生一些未定义的结果，则会产生“Nan”。例如，0.0 除以 0.0 在算术上是未定义的。取负数的平方根也是未定义的。

Answer 2

Answer 3

NaN表示“不是数字”，是浮点数上未定义操作的结果，例如将零除以零。（请注意，虽然非零数除以零在数学中通常也是未定义的，但它不会导致 NaN 而是正或负无穷大）。

Answer 4

最小可运行示例

首先你要知道，NaN 的概念是直接在 CPU 硬件上实现的。

所有主要的现代 CPU 似乎都遵循指定浮点格式的IEEE 754 ，而作为特殊浮点值的 NaN 是该标准的一部分。

因此，这个概念在任何语言中都非常相似，包括直接向 CPU 发出浮点代码的 Java。

在继续之前，您可能需要先阅读我写的以下答案：

• 快速复习 IEEE 754 浮点格式：什么是次正规浮点数？
• 使用 C/C++ 涵盖的一些较低级别的 NaN 基础知识：安静的 NaN 和信令 NaN 有什么区别？

现在进行一些 Java 操作。大多数不在核心语言中的感兴趣的功能都存在于内部java.lang.Float。

南.java

import java.lang.Float;
import java.lang.Math;

public class Nan {
    public static void main(String[] args) {
        // Generate some NaNs.
        float nan            = Float.NaN;
        float zero_div_zero  = 0.0f / 0.0f;
        float sqrt_negative  = (float)Math.sqrt(-1.0);
        float log_negative   = (float)Math.log(-1.0);
        float inf_minus_inf  = Float.POSITIVE_INFINITY - Float.POSITIVE_INFINITY;
        float inf_times_zero = Float.POSITIVE_INFINITY * 0.0f;
        float quiet_nan1     = Float.intBitsToFloat(0x7fc00001);
        float quiet_nan2     = Float.intBitsToFloat(0x7fc00002);
        float signaling_nan1 = Float.intBitsToFloat(0x7fa00001);
        float signaling_nan2 = Float.intBitsToFloat(0x7fa00002);
        float nan_minus      = -nan;

        // Generate some infinities.
        float positive_inf   = Float.POSITIVE_INFINITY;
        float negative_inf   = Float.NEGATIVE_INFINITY;
        float one_div_zero   = 1.0f / 0.0f;
        float log_zero       = (float)Math.log(0.0);

        // Double check that they are actually NaNs.
        assert  Float.isNaN(nan);
        assert  Float.isNaN(zero_div_zero);
        assert  Float.isNaN(sqrt_negative);
        assert  Float.isNaN(inf_minus_inf);
        assert  Float.isNaN(inf_times_zero);
        assert  Float.isNaN(quiet_nan1);
        assert  Float.isNaN(quiet_nan2);
        assert  Float.isNaN(signaling_nan1);
        assert  Float.isNaN(signaling_nan2);
        assert  Float.isNaN(nan_minus);
        assert  Float.isNaN(log_negative);

        // Double check that they are infinities.
        assert  Float.isInfinite(positive_inf);
        assert  Float.isInfinite(negative_inf);
        assert !Float.isNaN(positive_inf);
        assert !Float.isNaN(negative_inf);
        assert one_div_zero == positive_inf;
        assert log_zero == negative_inf;
            // Double check infinities.

        // See what they look like.
        System.out.printf("nan            0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(nan           ), nan           );
        System.out.printf("zero_div_zero  0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(zero_div_zero ), zero_div_zero );
        System.out.printf("sqrt_negative  0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(sqrt_negative ), sqrt_negative );
        System.out.printf("log_negative   0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(log_negative  ), log_negative  );
        System.out.printf("inf_minus_inf  0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(inf_minus_inf ), inf_minus_inf );
        System.out.printf("inf_times_zero 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(inf_times_zero), inf_times_zero);
        System.out.printf("quiet_nan1     0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(quiet_nan1    ), quiet_nan1    );
        System.out.printf("quiet_nan2     0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(quiet_nan2    ), quiet_nan2    );
        System.out.printf("signaling_nan1 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(signaling_nan1), signaling_nan1);
        System.out.printf("signaling_nan2 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(signaling_nan2), signaling_nan2);
        System.out.printf("nan_minus      0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(nan_minus     ), nan_minus     );
        System.out.printf("positive_inf   0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(positive_inf  ), positive_inf  );
        System.out.printf("negative_inf   0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(negative_inf  ), negative_inf  );
        System.out.printf("one_div_zero   0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(one_div_zero  ), one_div_zero  );
        System.out.printf("log_zero       0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(log_zero      ), log_zero      );

        // NaN comparisons always fail.
        // Therefore, all tests that we will do afterwards will be just isNaN.
        assert !(1.0f < nan);
        assert !(1.0f == nan);
        assert !(1.0f > nan);
        assert !(nan == nan);

        // NaN propagate through most operations.
        assert Float.isNaN(nan + 1.0f);
        assert Float.isNaN(1.0f + nan);
        assert Float.isNaN(nan + nan);
        assert Float.isNaN(nan / 1.0f);
        assert Float.isNaN(1.0f / nan);
        assert Float.isNaN((float)Math.sqrt((double)nan));
    }
}

GitHub 上游.

运行：

javac Nan.java && java -ea Nan

输出：

nan            0x7fc00000 NaN
zero_div_zero  0x7fc00000 NaN
sqrt_negative  0xffc00000 NaN
log_negative   0xffc00000 NaN
inf_minus_inf  0x7fc00000 NaN
inf_times_zero 0x7fc00000 NaN
quiet_nan1     0x7fc00001 NaN
quiet_nan2     0x7fc00002 NaN
signaling_nan1 0x7fa00001 NaN
signaling_nan2 0x7fa00002 NaN
nan_minus      0xffc00000 NaN
positive_inf   0x7f800000 Infinity
negative_inf   0xff800000 -Infinity
one_div_zero   0x7f800000 Infinity
log_zero       0xff800000 -Infinity

因此，我们从中学到了一些东西：

• 没有任何合理结果的奇怪浮动操作会给出 NaN：

  • 0.0f / 0.0f
  • sqrt(-1.0f)
  • log(-1.0f)

  生成一个NaN.

  在 C 中，实际上可以请求在此类操作上引发信号以feenableexcept检测它们，但我认为它不会在 Java 中公开：Why does integer division by zero 1/0 give error but floating point 1/0.0返回“Inf”？

• 奇怪的操作在正无穷或负无穷的极限上，但确实给出了 +- 无穷大而不是 NaN

  • 1.0f / 0.0f
  • log(0.0f)

  0.0几乎属于这一类，但问题可能是它可以达到正无穷大或负无穷大，所以它被保留为 NaN。

• 如果 NaN 是浮点运算的输入，则输出也往往是 NaN

• 0x7fc00000NaN , 0x7fc00001,有几个可能的值0x7fc00002，尽管 x86_64 似乎只生成0x7fc00000.

• NaN 和无穷大具有相似的二进制表示。

  让我们分解其中的几个：

  nan          = 0x7fc00000 = 0 11111111 10000000000000000000000
  positive_inf = 0x7f800000 = 0 11111111 00000000000000000000000
  negative_inf = 0xff800000 = 1 11111111 00000000000000000000000
                              | |        |
                              | |        mantissa
                              | exponent
                              |
                              sign
  

  由此我们确认了 IEEE754 的规定：

  • NaN 和无穷大都有指数 == 255（全为）
  • 无穷大有尾数 == 0。因此只有两种可能的无穷大：+ 和 -，由符号位区分
  • NaN 有尾数！= 0。因此有几种可能性，除了尾数 == 0 是无穷大

• NaN 可以是正数或负数（最高位），尽管这对正常操作没有影响

在 Ubuntu 18.10 amd64、OpenJDK 1.8.0_191 中测试。

Answer 5

NaN意思是“不是数字”。这是一个特殊的浮点值，表示操作的结果未定义或无法表示为实数。

有关此值的更多说明，请参见此处。

Answer 6

NaN 代表非数字。它用于表示数学上未定义的任何值。就像将 0.0 除以 0.0。您可以在这里查看更多信息：https ://web.archive.org/web/20120819091816/http://www.concentric.net/~ttwang/tech/javafloat.htm

如果您需要更多帮助，请在此处发布您的程序。

Answer 7

NaN = 不是数字。

Answer 8

表示不是数字。它是许多编程语言中不可能数值的常见表示。

Answer 9

不是 Java 人，但在 JS 和其他语言中，我使用它是“非数字”，这意味着某些操作导致它成为无效数字。

Answer 10

它的字面意思是“不是一个数字”。我怀疑您的转换过程有问题。

查看此参考资料中的 Not A Number 部分

Answer 11

不是一个有效的浮点值（例如除以零的结果）

http://en.wikipedia.org/wiki/NaN