关于Python中Inf与Nan的判断问题详解
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大家都知道 在Python 中可以用如下方式表示正负无穷:
float("inf") # 正无穷 float("-inf") # 负无穷
利用 inf(infinite)
乘以 0 会得到 not-a-number(NaN)
。如果一个数超出 infinite,那就是一个 NaN(not a number)
数。在 NaN 数中,它的 exponent 部分为可表达的最大值,即 FF(单精度)、7FF(双精度)和 7FFF(扩展双精度)。 NaN 数与 infinite 数的区别是:infinite 数的 significand 部分为 0 值(扩展双精度的 bit63 位为 1);而 NaN 数的 significand 部分不为 0 值。
我们先看看如下的代码:
>>> inf = float("inf") >>> ninf = float("-inf") >>> nan = float("nan") >>> inf is inf True >>> ninf is ninf True >>> nan is nan True >>> inf == inf True >>> ninf == ninf True >>> nan == nan False >>> inf is float("inf") False >>> ninf is float("-inf") False >>> nan is float("nan") False >>> inf == float("inf") True >>> ninf == float("-inf") True >>> nan == float("nan") False
如果你没有尝试过在 Python 中判断一个浮点数是否为 NaN,对以上的输出结果肯定会感到诧异。首先,对于正负无穷和 NaN 自身与自身用 is 操作,结果都是 True,这里好像没有什么问题;但是如果用 == 操作,结果却不一样了, NaN 这时变成了 False。如果分别用 float 重新定义一个变量来与它们再用 is 和 == 比较,结果仍然出人意料。出现这种情况的原因稍稍有些复杂,这里就不赘术了,感兴趣可以查阅相关资料。
如果你希望正确的判断 Inf 和 Nan 值,那么你应该使用 math 模块的 math.isinf
和 math.isnan
函数:
>>> import math >>> math.isinf(inf) True >>> math.isinf(ninf) True >>> math.isnan(nan) True >>> math.isinf(float("inf")) True >>> math.isinf(float("-inf")) True >>> math.isnan(float("nan")) True
这样便准确无误了。既然我在谈论这个问题,就是再忠告:不要在 Python 中试图用 is 和 == 来判断一个对象是否是正负无穷或者 NaN。你就乖乖的用 math 模块吧,否则就是引火烧身。
当然也有别的方法来作判断,以下用 NaN 来举例,但仍然推荐用 math 模块,免得把自己弄糊涂。
用对象自身判断自己
>>> def isnan(num): ... return num != num ... >>> isnan(float("nan")) True
用 numpy 模块的函数
>>> import numpy as np >>> >>> np.isnan(np.nan) True >>> np.isnan(float("nan")) True >>> np.isnan(float("inf")) False
Numpy 的 isnan 函数还可以对整个 list 进行判断:
>>> lst = [1, float("nan"), 2, 3, np.nan, float("-inf"), 4, np.nan] >>> lst [1, nan, 2, 3, nan, -inf, 4, nan] >>> np.isnan(lst) array([False, True, False, False, True, False, False, True], dtype=bool)
这里的 np.isnan
返回布尔值数组,如果对应位置为 NaN,返回 True,否则返回 False。
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内容总结
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