Kahan's Summation Formula原理—它是如何避免大数吃小数的

Kahan求和公式原理:

       首先,这个算法就是用来求和的,求a1+a2+a3+...为什么不直接相加呢,而要用Kahan求和公式呢,这个算法的用武之地在哪呢,一一道来

       kahan求和算法能避免大数吃小数的情况。

       大数吃小数是什么意思呢?举个例子,我们用两个float相加,float是32位,它的精度是小数点后6-7位(详见http://blog.csdn.net/zhangpinghao/article/details/8138732),设有a=123456;b=2.189;a+b应该是123458.189但是由于float的精度只有小数点后6-7位,所以必然得不到123458.189,后面的89可能会截掉,8不一定,9是必然会截掉的。好的,才做一个加法就产生至少了0.009的误差,做1000个这样的加法,误差就是9了,这显然不是我们想要的。

       kahan求和算法可以避免这种情况,它有一个数用来记住那个被截断的小数,同样做下面的计算,设有a=123456;b=2.189;计算a+b。kahan求和算法是这样做的:sum=a+b(不准确); temp= (a+b)-a-b;temp等于多少呢,初看这不就是0吗?不是的,计算机此时算的可不是0,而是等于-0.009,就是被截断的那个小数。通过一个临时变量我们就记住了这个误差,当计算下一个加法的时候,可以把这个误差补上,并且更新误差到sum。

      其实也可以这样理解,sum不是由于数太大,占用了小数的精度吗,而这个小数在当前一步看似是可以忽略的,但是由于,迭代的次数旁道,小数会累积成大误差,那么我们另外用的float专门记住这个误差小数不就得了吗。

详细的可以看维基百科,不过是英文的

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

Kahan summation algorithm 的具体算法如下:

function KahanSum(input)
    var sum = 0.0
    var c = 0.0          //A running compensation for lost low-order bits.
    for i = 1 to input.length do
        y = input[i] - c    //So far, so good: c is zero.
        t = sum + y         //Alas, sum is big, y small, so low-order digits of y are lost.
        c = (t - sum) - y   //(t - sum) recovers the high-order part of y; subtracting y recovers -(low part of y)
        sum = t             //Algebraically, c should always be zero. Beware eagerly optimising compilers!
        //Next time around, the lost low part will be added to y in a fresh attempt.
    return sum


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