Хэл Фултон - Программирование на языке Ruby

Наконец, мы довольно подробно остановились на справочниках сообщений. Мы поняли, для чего они нужны, как их создавать и поддерживать.

Детально рассмотрев вопрос о строках и регулярных выражениях, вернемся на главную дорогу. Глава 5 посвящена численному анализу в языке Ruby.

Числа — самый первичный тип данных, естественный для любого компьютера. Придется сильно постараться, чтобы найти такую область знания, в которой нет места числам. Будь вы бухгалтером или конструктором воздухоплавательных аппаратов, без чисел вам не обойтись. В этой главе мы обсудим различные способы обработки, преобразования и анализа числовых данных.

Как и всякий современный язык, Ruby прекрасно умеет работать с любыми числами — как целыми, так и с плавающей точкой. В нем есть полный набор ожидаемых математических операторов и функций, а вместе с тем и кое-какие приятные сюрпризы: классы Bignum, BigDecimalи Rational.

Помимо средств для манипуляции числами, имеющихся в системной и стандартной библиотеках, мы рассмотрим более специфические темы (тригонометрия, математический анализ и статистика). Примеры приведены не только для справки, но и как образцы кода на языке Ruby, иллюстрирующие принципы, изложенные в других частях книги.

Если вы знакомы с любым другим языком программирования, то представление чисел в Ruby не вызовет у вас никакого удивления. Объект класса Fixnumможет представлять число со знаком или без знака:

237 # Число без знака (положительное).

+237 # То же, что и выше.

-237 # Отрицательное число.

Если число длинное, то между любыми цифрами можно вставлять знак подчеркивания. Это сделано исключительно для удобства, назначении константы никак не сказывается. Обычно подчерки вставляются в те же места, где бухгалтеры вставляют пробелы:

1048576 # Число в обычной записи.

1_048_576 # То же самое значение.

Целые числа можно представлять и в других системах счисления (по основанию 2, 8 и 16). Для этого в начале ставятся префиксы 0b, 0и 0хсоответственно.

0b10010110 # Двоичное.

0b1211 # Ошибка!

01234 # Восьмеричное (основание 8).

01823 # Ошибка!

0xdeadbeef # Шестнадцатеричное (основание 16) .

0xDEADBEEF # То же самое.

0xdeadpork # Ошибка!

В числах с плавающей точкой десятичная точка должна присутствовать, а показатель степени, возможно со знаком, необязателен:

3.14 # Число пи, округленное до сотых.

-0.628 # -2*pi, поделенное на 10, округленное до тысячных.

6.02е23 # Число Авогадро.

6.626068е-34 # Постоянная Планка.

В классе Floatесть константы, определяющие минимальные и максимальные значения чисел с плавающей точкой. Они машиннозависимы. Вот некоторые наиболее важные:

Float::MIN # 2.2250738585072е-308 (на конкретной машине)

Float::МАХ # 1.79769313486232е+308

Float::EPSILON # 2.22044604925031е-16

Обычные операции сложения, вычитания, умножения и деления в Ruby, как и во всех распространенных языках программирования, обозначаются операторами +, -, *, /. Операторы в большинстве своем реализованы в виде методов (и потому могут быть переопределены).

Возведение в степень обозначается оператором **, как в языках BASIC и FORTRAN. Эта операция подчиняется обычным математическим правилам.

а = 64**2 # 4096

b = 64**0.5 # 8.0

с = 64**0 # 1

d = 64**-1 # 0.015625

При делении одного целого числа на другое дробная часть результата отбрасывается. Это не ошибка, так и задумано. Если вы хотите получить результат с плавающей точкой, позаботьтесь о том, чтобы хотя бы один из операндов был числом c плавающей точкой.

3 / 3 # 3

5 / 3 # 1

3 / 4 # 0

3.0 / 4 # 0.75

3 / 4.0 # 0.75

3.0 / 4.0 # 0.75

Если вы работаете с переменными и сомневаетесь относительно их типа, воспользуйтесь приведением типа к Floatили методом to_f:

z = x.to_f / у z = Float(x) / y

См. также раздел 5.17 «Поразрядные операции над числами».

Метод roundокругляет число с плавающей точкой до целого:

pi = 3.14159

new_pi = pi.round # 3

temp = -47.6

temp2 = temp.round # -48

Иногда бывает нужно округлить не до целого, а до заданного числа знаков после запятой. В таком случае можно воспользоваться функциями sprintf(которая умеет округлять) и eval:

pi = 3.1415926535

pi6 = eval(sprintf("%8.6f",pi)) # 3.141593

pi5 = eval(sprintf("%8.5f",pi)) # 3.14159

pi4 = eval(sprintf("%8.4f",pi)) # 3.1416

Это не слишком красиво. Поэтому инкапсулируем оба вызова функций в метод, который добавим в класс Float:

class Float

def roundf(places)

temp = self.to_s.length

sprintf("%#{temp}.#{places}f",self).to_f

end

end

Иногда требуется округлять до целого по-другому. Традиционное округление n+0.5с избытком со временем приводит к небольшим ошибкам; ведь n+0.5все-таки ближе к n+1, чем к n. Есть другое соглашение: округлять до ближайшего четного числа, если дробная часть равна 0.5. Для реализации такого правила можно было бы расширить класс Float, добавив в него метод round2:

class Float

def round2

whole = self.floor

fraction = self — whole

if fraction == 0.5

if (whole % 2) == 0

whole

else

whole+1

end

else

self.round

end

end

end

a = (33.4).round2 # 33

b = (33.5).round2 # 34

с = (33.6).round2 # 34

d = (34.4).round2 # 34

e = (34.5).round2 # 34

f = (34.6).round2 # 35

Видно, что round2отличается от roundтолько в том случае, когда дробная часть в точности равна 0.5. Отметим, кстати, что число 0.5 можно точно представить в двоичном виде. Не так очевидно, что этот метод правильно работает и для отрицательных чисел (попробуйте!). Отметим еще, что скобки в данном случае необязательны и включены в запись только для удобства восприятия.

Ну а если мы хотим округлять до заданного числа знаков после запятой, но при этом использовать метод «округления до четного»? Тогда нужно добавить в класс Floatтакже метод roundf2: