以最小的精度损失将 float 转换为 short [关闭]

Posted 2023-02-16

【中文标题】以最小的精度损失将 float 转换为 short [关闭]

【英文标题】：convert float to short with minimal loss of precision [closed]

【发布时间】：2014-08-08 10:23:08

【问题描述】：

我有这个生成浮点值（例如 0.37885）的正弦波，但我希望它们作为短裤。用 short 直接转换给我的值为 0。那么解决方案是什么？

谁能告诉我怎么做 - 理想情况下不损失精度 - 或者如果这是可能的，那么精度损失最小？

【问题讨论】：

float 的大小通常为 4 个字节，short 的大小通常为 2 个字节。在将 4 个字节的数据压缩成 2 个字节的数据时，您究竟希望如何避免精度损失？

为了帮助理解你试图解决的问题，你能解释一下为什么你需要在 short 中存储一个浮点数吗？

另外，你打算如何将浮点值“转换”为非浮点值？

您需要决定将某个点用于最低位，或者像 FPU 通常那样编写一些代码来存储float。

@BackSlash：这不是问题。如果您采用相同大小的整数（int 在大多数平台上都可以），那么数据类型就没有问题。例如，给定float f 和int i，您可以使用i = *(int*)&f。

【参考方案1】：

public static short floatToShort(float x) 
    if (x < Short.MIN_VALUE) 
        return Short.MIN_VALUE;
    
    if (x > Short.MAX_VALUE) 
        return Short.MAX_VALUE;
    
    return (short) Math.round(x);

你会丢失小数部分：

float    4 byte floating-point
double   8 byte floating-point (normal)
short    2 byte integer
int      4 byte integer (normal)
long     8 byte integer

编辑：

也许您想知道如何将 float（4 个字节）的位保存到 int（4 个字节）中： (http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/Float.html#floatToRawIntBits(float))

float x = 0.1f;
int n = Float.floatToRawIntBits(x);
float y = Float.intBitsToFloat(n);

【讨论】：

我同意会有精度损失，但我想要的只是一种解决方法。我会将其标记为答案（如果允许的话）。

感谢保存位方法。这会很有帮助。

【参考方案2】：

原则上，您可以将其乘以 100000，将其转换为 int，然后减去 -32,767 并将其转换为 short。如果您的所有值仍然在 -32,767 到 32,767 范围内，那可能是您能做的最好的事情。否则，您将不得不限制您的精度并乘以 10000。

当然，当你使用 short 时，你必须记住将其分割回去。

【讨论】：

我认为这是 only 正确答案，但假设他的正弦波返回值介于 -1 和 1（含）之间，我会将它们乘以 65535，然后减去 32767 .

这行不通。例如 1 的值：1 * 65535 - 32767 = 32768。这是错误的，它超出了短范围。其他示例：-1 * 65535 - 32767 将给出 -98302。

【参考方案3】：

如果您输入的 float 值在定义的范围内（现在假设它们在 -1..1 的范围内，不包括在内），您可以将它们相乘以获得您将丢弃的分数的值。

有效的短范围是：-32768..32767，因此您可以在这种情况下与32768 进行倍数（最大短/最大输入值）。

例如：

float f = 0.23451f;
short s = (short) (f * 32768);

要将short 值解码为float：

float f2 = s / 32768f;

【参考方案4】：

short 是一个integral type，所以它只能包含整数。在short 中0.37885 的唯一两个选择是0 或1，这两者（在我看来）都失去了相当多的精度。

所以答案是：如果您可以丢失所有小数值，请使用强制转换 Float#shortValue 或 Math.round(float)（并将生成的 int 强制转换为 short）。

示例：Live Copy

float f1 = 0.37885f;
short s1 = (short)Math.round(f1);
System.out.println("s1 = " + s1);

float f2 = 27.67885f;
short s2 = (short)Math.round(f2);
System.out.println("s2 = " + s2);

输出：

s1 = 0 s2 = 28

---

在你说的评论中：

我有这个正弦波，它会生成上面提到的值，但我希望它们作为短裤。

啊，现在，我们可以用它做点什么了。大概你得到的值都在0 和1 之间。您可以通过乘法将它们存储为短裤。由于short 的范围是 -32,768 到 37,767，因此乘以它们的方便数字可能是 10000：

short s = Math.round(floatValue * 10000);

我们为您的示例获得的号码是3789。示例：Live Copy

float floatValue = 0.37885f;
short s = (short)Math.round((double)floatValue * 10000);
System.out.println("s = " + s);

这不是相同的值，当然，它是乘以一万的值，所以你要在任何地方使用它，你必须允许它。 p>

【讨论】：

为什么这是个问题？如果您采用相同大小的整数（int 在大多数平台上都可以），那么数据类型就没有问题。例如，给定float f 和int i，您可以使用i = *(int*)&f。

@barakmanos 那是什么&？

@barakmanos：这是 Java，而不是 C。您可能也可以在 Java 中做类似的事情，但是 A) float 和 short 不是大小相同，并且 B)极OP 不太可能想要组成float 的位的short（或int）视图。 :-)

哎呀，对不起（@BackSlash - 向你道歉）...... :)

@barakmanos 很有趣，你知道它只是存储位，但数学值完全不同。 Java有Float.floatToRawIntBits