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c++ - 计算数组c ++的平均值

问题描述

当我尝试以两种方式计算数组的平均值时遇到了一个问题。下面是代码：

float sum1, sum2, tmp, mean1, mean2;
double sum1_double, sum2_double, tmp_double;
int i, j;
int Nt=29040000;  //array size
int piecesize=32;
int Npiece=Nt/piecesize;
float* img;
float* d_img;
double* img_double;
img_double = (double*)calloc(Nt, sizeof(double));
cudaHostAlloc((void**)&img, sizeof(float)*Nt, cudaHostAllocDefault);
cudaMalloc((void**)&d_img, sizeof(float)*Nt);
...
//Some calculation is done in GPU and the results are stored in d_img;
...    
cudaMemcpy(img, d_img, Nt*sizeof(float), cudaMemcpyDeviceToHost);
for (i=0;i<Nt;i++) img_double[i]=(double)img[i];

//Method 1
sum1=0;
for (i=0;i<Nt;i++) 
{ sum1 += img[i]; }

sum1_double=0;
for (i=0;i<Nt;i++) 
{ sum1_double += img_double[i]; }

//Method 2
sum2=0;
for (i=0;i<Npiece;i++)
{   tmp=0; 
      for (j=0;j<piecesize;j++)
        { tmp += img[i*piecesize+j];}
    sum2 += tmp;
}

sum2_double=0;
for (i=0;i<Npiece;i++)
{   tmp_double=0; 
      for (j=0;j<piecesize;j++)
        { tmp_double += img_double[i*piecesize+j];}
    sum2_double += tmp_double;
}

mean1=sum1/(float)Nt;
mean2=sum2/(float)Nt;
mean1_double=sum1_double/(double)Nt;
mean2_double=sum2_double/(double)Nt;

cout<<setprecision(15)<<mean1<<endl;
cout<<setprecision(15)<<mean2<<endl;
cout<<setprecision(15)<<mean1_double<<endl;
cout<<setprecision(15)<<mean2_double<<endl;

输出：

132.221862792969
129.565872192383
129.565938340543
129.565938340543

两种方法得到的结果，mean1=129.6，mean2=132.2，有显着差异。我可以知道为什么吗？

提前非常感谢！

标签： c++precision

解决方案

原因是浮点运算不精确。当您累积整数时，当 abs(value) 大于 2 24时，浮点数变得不精确（我在这里假设 IEEE-754 32 位）。例如，float 无法精确存储 16777217（它将变为 16777216 或 16777218，具体取决于舍入模式）。

假设您的第二次计算是更精确的计算，因为由于单独的tmp累积而损失的精度更少。

sum1将您的, sum2,tmp变量更改为long long int, 希望您在两次计算中都能得到相同的结果。

注意：我假设您img存储整数数据。如果它存储浮点数，那么就没有简单的方法可以完美地解决这个问题。一种方法是使用而double不是floatforsum1和。差异会存在，但会小得多。还有一些技术可以比简单的求和更精确地累加 s。像卡汉求和。sum2tmpfloat

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