角度归一化C＃

Question

我有一个具有此构造函数的Angle类

public  Angle(int deg, //  Degrees, minutes, seconds
                  int min, //    (Signs should agree
                  int sec) //       for conventional notation.)
{
   /* //Bug degree normalization 
    while (deg <= -180) deg += 360;
    while (deg > Math.PI) deg -= 360;
    //correction end */

    double seconds = sec + 60 * (min + 60 * deg);
    value = seconds * Math.PI / 648000.0;
    normalize(); 
}

我有这些值来测试该构造函数

  int[] degrees = { 0, 180, -180, Int32.MinValue / 60, 120+180*200000};
        int[] minutes = { 0, 0, 0, 0,56};
        int[] seconds = { 0, 0, 0, 0,10};
        Console.WriteLine("Testing constructor Angle(int deg, int min)");
        for (int i = 0; i < degrees.Length; i++)
        {

            p = new Angle(degrees[i], minutes[i], seconds[i]);
            Console.WriteLine("p = " + p);
        }
        /*Testing constructor Angle(int deg, int min)
        p = 0°0'0"
        p = 180°0'0"
        p = 180°0'0"
        p = 0°8'0" incorrect output 
        p = -73°11'50"  incorrect output expected  120 56 10 
         */

我不明白为什么这里有bug？ 为什么他们使用Int32.MinValue除以60和120 + 180 * 200000作为这种格式？

构造函数中的注释是对代码的更正

更新 ：添加了normalize()代码

//  For compatibility with the math libraries and other software
//  range is (-pi,pi] not [0,2pi), enforced by the following function:  

void normalize()
{
    double twoPi = Math.PI + Math.PI;          
    while (value <= -Math.PI) value += twoPi;
    while (value >   Math.PI) value -= twoPi;
}  

Answer 1

    //  For compatibility with the math libraries and other software
//  range is (-pi,pi] not [0,2pi), enforced by the following function:  

void normalize()
{double twoPi = Math.PI + Math.PI;          
    while (value <= -Math.PI) value += twoPi;
    while (value >   Math.PI) value -= twoPi;
}     

这是我的规范化功能

Answer 2

问题出在这段代码中：

double seconds = sec + 60 * (min + 60 * deg);

尽管您将seconds存储为double ，但是在将sec + 60 * (min + 60 * deg)计算为int 后 ，将进行从int到double的转换。

编译器不会根据您决定存储结果的类型为您选择double算术。编译器将根据操作数的类型选择最佳的运算符重载，在这种情况下，这些操作数均为int并寻找有效的隐式转换（在这种情况下int到double ） 之后 ; 因此，它正在选择int算术，并且该操作将在最后两个测试用例中溢出：

Int32.MinValue / 60 * 60 * 60 = Int32.MinValue * 60 < Int32.MinValue将会溢出。

120 + 180 * 200000 * 60 * 60 > Int32.MaxValue也会溢出。

您对这两种情况的预期结果可能没有考虑此行为。

为了解决此问题，请将您的代码更改为：

double seconds = sec + 60 * (min + 60f * deg);

将60显式设置为double精度型常量（ 60f ）将强制编译器将所有运算解析为double精度运算。

另外，值得指出的是，您的构造函数逻辑还存在其他一些问题：

1. 您应该验证输入数据； 指定负分钟或秒数是否有效？ IMO似乎不合理。 应仅将deg设置为负值。 您应该检查这种情况并采取相应的措施：抛出一个异常（最好），或者根据deg符号对min和sec的符号进行归一化（难看并可能引起混淆）。

2. 您的seconds计算对于负角似乎不正确（同样，这与上一期问题以及您决定实施的任何符号约定有关）。 除非约定负角必须为负deg ， min和sec ，否则计算seconds是错误的，因为无论deg的符号如何，您总是要加上分和秒项。

更新在您有机会对其进行测试之前，我错过了代码中的另一个问题。 您的一些测试用例失败了，因为double没有足够的分辨率。 我认为您的代码需要进行一些重大的重构； normalize()应该首先被调用。 这样，您将始终管理不会导致溢出或精度损失的紧密边界值。

这就是我要做的方式：

 public Angle(int deg, int min, int sec)
 {
     //Omitting input values check.

     double seconds = sec + 60 * (min + 60 * normalize(deg));
     value = seconds * Math.PI / 648000f;
 }

 private int normalize(int deg)
 {
     int normalizedDeg = deg % 360;

     if (normalizedDeg <= -180)
         normalizedDeg += 360;
     else if (normalizedDeg > 180)
         normalizedDeg -= 360;

     return normalizedDeg;
 }

Answer 3

他们使用非常大的负数和正数来确保归一化将角度正确限制在[-180，180]度范围内。