floating_point_numbers.py

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

import struct
from bitarray import bitarray


def double_to_bitstring(d):
    b = bitarray()
    b.frombytes(struct.pack('!d', d))
    s = b.to01()
    return '%s %s %s' % (s[0], s[1:12], s[12:])


def bitstring_to_double(bs):
    return struct.unpack('!d', bitarray(bs).tobytes())[0]


def print_header():
    print(' ' * 19 + 'sign')
    print('double'.center(18) + ': v <exponent > < ' + 'significant'.center(48) + ' >')
    print('=' * 86)


def print_double(d):
    print('%18s: ' % d + double_to_bitstring(d))


if __name__ == '__main__':
    print_header()

    print_double(0.0)

    # 負のゼロというものも存在する
    print_double(-0.0)

    print_double(2.0)
    print_double(3.0)
    print_double(1.0)

    # 2進数の小数では有限で表現できないため、誤差が発生する
    print_double(0.1)

    # 非数
    print_double(float('nan'))

    # 無限
    print_double(float('inf'))
    print_double(float('-inf'))

    # 正規化数の限界
    print_double(2.225073858507202e-308)
    print_double(1.7976931348623157e+308)

    # 非正規化数
    print_double(2.225073858507201e-308)
    print_double(5e-324)

    # バイナリからの逆引き
    # print(bitstring_to_double('0' + '0' * 10 + '0' + '0' * 51 + '1'))
    # print(bitstring_to_double('0' + '0' * 10 + '1' + '0' * 51 + '1'))
    # print(bitstring_to_double('0' + '1' * 10 + '0' + '1' * 52))
    # print(bitstring_to_double('1' + '1' * 10 + '1' + '1' * 52))
    # print(bitstring_to_double('1' + '0' * 10 + '1' + '1' + '0' * 51))
    # print(bitstring_to_double('1' + '0' * 10 + '0' + '1' + '0' * 51))