Unit testing 单元测试中使用数值高精度的实例

作为开发数值方法库的一部分，我经常添加单元测试。大多数Assert.AreEqual类型测试目前最多检查6位小数，因为这种类型的库不需要超过这一精度。到目前为止，这些测试在达到目的方面发挥了巨大的作用

最近，在处理同一个库的64位版本时，我发现相当多的单元测试的结果在小数点后6位是相同的，但在小数点后10位或更高的位置会发生变化。首先，我是如何发现这一情况的，这是一个完全不同的故事，但追逐其中一些导致解决了一些我从未知道存在的微妙错误

这就引出了一个问题：让单元测试以高精度（例如，10-12位小数）检查数字似乎是有价值的，或者可能是全精度的（甚至不知道如何做到这一点），即使库的精度要求不是那么高。这里的社区通常做什么来对科学/数字代码中的数值进行单元测试？有什么建议/建议/建议吗

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更多信息：该库处理双重值。它不是一个金融图书馆等，所以我不使用十进制。

我认为你的问题没有任何解决方案（不使用量子计算机）。我听说有两种可能性

您正在处理具有有限表示形式的数字（有理数以及所有基于它们的数字）。在这种情况下，您可以完全精确地比较/测试这些表示

代表性不是有限的（非理性的，以及基于它们的一切）。在这种情况下，由于内存有限，您无法完全精确地执行任何操作（包括测试）。您必须为您的操作选择精度，然后您只能测试到该精度

还有一件事是“介于”之间的：

• 您使用的是代数/符号计算，而不是值计算。在这种情况下，即使您使用的是（比如）实数，实际上您使用的是它的有限表示形式，如“pi”、“e”或“sqrt（3）”。这就引出了#1

• 您可以执行类似于计算sqrt（4）的操作，其中您的输入和输出来自#1，但是您的计算过程会通过#2，因此有其所有限制

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我认为没有任何解决您的问题的方法（不使用量子计算机）。我听说有两种可能性

您正在处理具有有限表示形式的数字（有理数以及所有基于它们的数字）。在这种情况下，您可以完全精确地比较/测试这些表示

代表性不是有限的（非理性的，以及基于它们的一切）。在这种情况下，由于内存有限，您无法完全精确地执行任何操作（包括测试）。您必须为您的操作选择精度，然后您只能测试到该精度

还有一件事是“介于”之间的：

• 您使用的是代数/符号计算，而不是值计算。在这种情况下，即使您使用的是（比如）实数，实际上您使用的是它的有限表示形式，如“pi”、“e”或“sqrt（3）”。这就引出了#1

• 您可以执行类似于计算sqrt（4）的操作，其中您的输入和输出来自#1，但是您的计算过程会通过#2，因此有其所有限制

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如果要求函数返回精确到小数点后N位的答案，并且您的函数通过了一组精心选择的测试，那么您的函数是否将小数点后（N+1）位的所有内容随机化，或者将其设置为等于系统时间除以一个单位化指针都无关紧要。我猜你的问题的真正答案不是“使用更高的精度”，而是“使用更好的测试用例”。在JUnit中，你可以指定浮点比较所需的相等程度。你使用的是什么数据类型？您为库创建的东西，

Decimal

或

Float

/

Double

？因为如果是最后两个问题中的一个，我有个“坏”消息要告诉你…@X-Zero:更新了更多信息。@Samik R首先，测试不能证明缺陷的存在，只能证明缺陷的存在。考虑到这一点，看看您的测试在过去没有发现缺陷的地方。找出测试失败的原因，以及什么样的测试可能会发现问题。利用这些知识在将来开发更好的测试。但是请注意，如果您只需要N个有效数字，那么只会导致第N个数字之后的数字出错的“bug”不是缺陷；不要浪费时间修复不能显示大于60的数字的数字时钟。如果要求函数返回一个精确到小数点后N位的答案，并且您的函数通过了一组精心选择的测试，那么您的函数是否将第（N+1）位小数点后的所有内容随机化并不重要，或者将其设置为系统时间除以单位化指针。我猜你的问题的真正答案不是“使用更高的精度”，而是“使用更好的测试用例”。在JUnit中，你可以指定浮点比较所需的相等程度。你使用的是什么数据类型？您为库创建的东西，

Decimal

或

Float

/

Double

？因为如果是最后两个问题中的一个，我有个“坏”消息要告诉你…@X-Zero:更新了更多信息。@Samik R首先，测试不能证明缺陷的存在，只能证明缺陷的存在。考虑到这一点，看看您的测试在过去没有发现缺陷的地方。找出测试失败的原因，以及什么样的测试可能会发现问题。利用这些知识开发出更好的测试