Go 浮点型与复数类型详解📘

Go 浮点型与复数类型详解

一、核心重点（快速掌握）

序号	重点内容	备注说明
1	浮点类型：float32 和 float64	分别表示单精度和双精度浮点数，对应 IEEE-754 标准
2	默认浮点字面量为 float64	若不显式指定类型，默认是 float64
3	支持科学计数法	如 1.23e4 表示 12300
4	浮点运算可能产生误差	不适用于高精度金融计算，建议使用 decimal 等库
5	复数类型：complex64 和 complex128	基于 float32 和 float64 构成的复数
6	使用内置函数操作复数	如 real()、imag() 获取实部和虚部
7	NaN 和 Inf 的判断方式	使用 math.IsNaN()、math.IsInf() 判断特殊值
8	避免直接比较浮点数相等	推荐使用差值小于某个极小值（如 1e-9）来判断近似相等

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二、知识点详解（专题深入）

1、浮点类型（Floating Point Types）

Go 提供了两种浮点类型：

类型名	所占字节数	精度位数	IEEE-754标准
float32	4	约7位	单精度
float64	8	约15位	双精度

注意点：

• float64 是默认类型，大多数情况下推荐使用。
• 对性能要求极高或内存受限时可考虑使用 float32。

实例代码：

package main

import "fmt"

func main() {
	var a float32 = 3.1415926535
	var b float64 = 3.1415926535

	fmt.Printf("a = %.10f (float32)\n", a) // 输出精度损失
	fmt.Printf("b = %.10f (float64)\n", b) // 输出更精确
}

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2、浮点数字面量表示法

Go 支持以下几种浮点数字面量格式：

表达方式	示例	描述
小数形式	3.14, -0.001	包含整数部分和小数部分
科学记数法	1.23e4, 3E-5	e 或 E 表示指数
显式类型声明	float32(1.2)	强制转换为特定浮点类型

实例代码：

package main

import "fmt"

func main() {
	a := 1.23
	b := 1.23e4
	c := float32(1.23)

	fmt.Printf("a: %T\n", a) // float64
	fmt.Printf("b: %v\n", b) // 12300
	fmt.Printf("c: %T\n", c) // float32
}

技巧：

• 使用科学记数法可以简化极大或极小数值的书写。
• 可以通过类型断言或转换控制变量类型。

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3、浮点数的精度问题与陷阱

由于浮点数采用二进制表示，某些十进制小数无法精确表示，导致精度丢失。

实例代码：

package main

import "fmt"

func main() {
	a := 0.1 + 0.2
	fmt.Println(a == 0.3) // 输出 false！
}

注意点：

• 不要直接用 == 比较两个浮点数是否相等。
• 推荐使用差值比较，例如：

const epsilon = 1e-9
if math.Abs(a - b) < epsilon {
    fmt.Println("a ≈ b")
}

技巧：

• 高精度场景建议使用 big.Float 或第三方库如 shopspring/decimal。

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4、复数类型（Complex Numbers）

Go 支持两种复数类型：

类型名	内部结构	总字节数
complex64	float32 + float32	8
complex128	float64 + float64	16

注意点：

• 默认复数字面量是 complex128。
• 使用 i 表示虚数单位。

实例代码：

package main

import "fmt"

func main() {
	var c1 complex64 = 3 + 4i
	var c2 complex128 = complex(5, 12) // 5+12i

	fmt.Println("c1 =", c1)
	fmt.Println("c2 =", c2)
}

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5、复数的基本操作函数

Go 提供了一些内置函数用于操作复数：

函数名	功能描述
real(c)	返回复数 c 的实部
imag(c)	返回复数 c 的虚部
complex(r, i)	构造一个复数

实例代码：

package main

import "fmt"

func main() {
	c := complex(3, 4) // 创建复数 3+4i
	r := real(c)       // 实部 3
	i := imag(c)       // 虚部 4

	fmt.Printf("Real part: %v\n", r)
	fmt.Printf("Imaginary part: %v\n", i)
}

技巧：

• 使用 cmath 包进行复数数学运算（如平方根、指数、对数等）。

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6、浮点数的特殊值处理（NaN、Inf）

Go 中使用 math 包定义了一些特殊浮点值和检测函数：

常量 / 函数	含义
math.NaN()	表示“非数字”（Not-a-Number）
math.Inf(1)	表示正无穷
math.IsNaN(x)	判断是否为 NaN
math.IsInf(x, 0)	判断是否为无穷

实例代码：

package main

import (
	"fmt"
	"math"
)

func main() {
	a := math.NaN()
	b := math.Inf(1)

	fmt.Println("IsNaN(a):", math.IsNaN(a)) // true
	fmt.Println("IsInf(b):", math.IsInf(b, 0)) // true
}

注意点：

• NaN 与任何值（包括自己）都不相等，必须使用 math.IsNaN() 判断。
• 在除法、开方等操作中可能出现这些特殊值。

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7、常见陷阱与注意事项汇总

陷阱/问题	解决方案/建议
浮点数精度丢失	避免直接比较，使用差值比较；高精度需求使用专用库
错误地使用 float32 导致精度不足	优先使用 float64
直接使用 == 比较浮点数	使用 math.Abs(a - b) < epsilon
忽略复数的构造方式	使用 complex(r, i) 更清晰可靠
复数未导入 math/cmplx 包进行复杂运算	若需三角函数、幂运算等，需引入 cmath 包
忽略 NaN 和 Inf 的存在	在除法、开方等操作后应做边界检查

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✅ 总结

本章详细讲解了 Go 语言中的浮点类型和复数类型的定义、使用方法、常见陷阱及最佳实践。涵盖了如下内容：

• float32 与 float64 的区别与选择
• 浮点数字面量的多种写法（包括科学记数法）
• 浮点数的精度问题与比较技巧
• 复数类型的定义与基本操作（实部、虚部、构造）
• 特殊值（NaN、Inf）的使用与检测
• 常见错误与规避策略

建议结合练习项目进一步巩固理解，如实现一个简单的计算器、向量运算器或信号处理模块，提升实际应用能力。若需继续学习字符串、布尔、数组等基础类型，请继续提问。