取整函数及其性质

article/2025/8/19 2:42:25

1、取整函数定义及分类

取整函数是一类将实数映射到相近的整数的函数。

常用的取整函数有两个,分别是下取整函数和上取整函数。

下取整函数在数学中一般记作\left \lfloor x \right \rfloor,在计算机科学中一般记作 floor(x);

上取整函数在数学中一般记作\left \lceil x \right \rceil,在计算机科学中一般记作ceil(x)。

2、性质:(仅列举计算机学习中经常用到的性质)

  a) 

\left \lfloor x \right \rfloor \leq x < \left \lfloor x \right \rfloor + 1 , x \leq \left \lceil x \right \rceil < x + 1

  等号成立当且仅当x为整数。

  b) 

下取整函数为等幂运算: \left \lfloor \left \lfloor x \right \rfloor \right \rfloor = \left \lfloor x \right \rfloor.

  c)     对任意的整数 k 和任意实数 x\left \lfloor k+x \right \rfloor = k + \left \lfloor x \right \rfloor

  d)     一般的数值修约规则可以表述为将x映射到 floor(x + 0.5).

  e)     \left \lceil x \right \rceil = - \left \lfloor -x \right \rfloor.

  f)     对于整数k有:\left \lfloor k/2 \right \rfloor + \left \lceil k/2 \right \rceil = k

3. 对数与取整函数的关系

二者关系为:

\left \lceil \log (x+1) \right \rceil = \left \lfloor \log x \right \rfloor +1, x\in Z, x\geqslant 1

证明:

m = \left \lfloor \log x \right \rfloor

则 m \leq \log x < m+1  ①

由式①可得

2^{m} \leq x < 2^{m+1}  ②,

进而可得

2^{m} < x+1 \leq 2^{m+1}

因为  x\in Z, 所以 m < \log (x+1) \leq m+1.

所以 \left \lceil \log (x+1) \right \rceil = m+ 1= \left \lfloor \log x \right \rfloor + 1.

4、向下取整与向上取整的转换方法

我们知道,一般在程序语言中,两个整数相除都是向下取整。例如,5/3=1,2/3=0;

那么向上取整该如何表示呢,也就是说,向上取整能不能通过向下取整的方式来表达?

当然可以,下面是转换公式:

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 


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