Теория: Числа с плавающей точкой

В математике существуют разные виды чисел, например, натуральные – это целые числа от одного и больше, или рациональные – это числа с точкой, например 0.5. С точки зрения устройства компьютеров, между этими видами чисел пропасть. Попробуйте ответить на простой вопрос, сколько будет 0.2 + 0.1? А теперь посмотрим, что на это скажет C#:

Console.WriteLine(0.2 + 0.1);
// => 0.30000000000000004

Операция сложения двух рациональных чисел внезапно привела к неточному вычислению результата. Тот же самый результат выдадут и другие языки программирования. Такое поведение обуславливается ограничениями вычислительных мощностей. Объем памяти, в отличие от чисел, конечен (бесконечное количество чисел требует бесконечного количества памяти для своего хранения). И если с натуральными числами эта проблема решается простым ограничением по верхней границе (есть некоторое максимальное число, которое можно ввести), то с рациональными такой финт не пройдет.

Console.WriteLine(int.MaxValue);
// => 2147483647

Рациональные числа не выстроены в непрерывную цепочку, между 0.1 и 0.2 бесконечное множество чисел. Соответственно возникает серьезная проблема, а как хранить рациональные числа? Это интересный вопрос сам по себе. В интернете множество статей, посвященных организации памяти в таких случаях. Более того, существует стандарт, в котором описано, как это делать правильно, и подавляющее число языков на него опирается.

Для нас, как для разработчиков, важно понимать, что операции с плавающими числами неточны (эту точность можно регулировать), а значит при решении задач, связанных с подобными числами, необходимо прибегать к специальным трюкам, которые позволяют добиться необходимой точности.