Divisione firmata con numeratore senza segno

Question

Sto provando a calcolare una media mobile e per cercare di ottenere e ottimizzare un bit, ho semplificato il calcolo in modo che ci sia solo una divisione. Quando il valore diminuisce, c'è un punto in cui il valore corrente viene abbassato a un valore inferiore alla media. A questo punto i salti medi. Immagino che ciò avvenga perché la divisione non è firmata e il bit del mio numeratore è interpretato come un massiccio numero senza segno. Sono solo non sono sicuro di dove devo lanciare unsigned per assicurare che questo problema non riappaia.

unsigned int AverageUsage; 
unsigned int TotalUsage; 
unsigned int incCount; 

    AverageUsage = (TotalUsage - AverageUsage)/++incCount + AverageUsage; 

AverageUsage sarà sempre positivo, ma quando scende al di sotto TotalUsage AverageUsage, io non sono sicuro di cosa aspettarmi con la divisione

AverageUsage = (signed int)(TotalUsage - AverageUsage)/++incCount + AverageUsage; 

imposterà il numeratore di firmato, ma non sono sicuro come si verificherà la divisione.

AverageUsage = (signed int)((signed int)(TotalUsage - AverageUsage)/++incCount) + AverageUsage; 

dovrebbe funzionare (posso garantire il risultato di questa piena operatività sarà mai essere negativo), ma sono preoccupato per i casi in cui incCount raggiunge un valore che 'sembra' negativo.

C'è una semplice soluzione a questo che si spera:

• non ha bisogno di un'istruzione if
• Non richiede QWords

Grazie!

Answer 1

Hai 2 opzioni.

Usa calcoli in virgola mobile

penso che si vuole fare questo per ottenere una media adeguata in ogni caso.

Non esiste una divisione mista floating/integer. Quindi, sia il numeratore che il denominatore saranno convertiti in un punto variabile.

Se il numeratore o il denominatore è firmato o non firmato, non importa. Non esiste una cosa come un punto di partenza senza segno. Il denominatore incCount verrà convertito in virgola mobile e verrà eseguita la divisione in virgola mobile completa.

divisione Usa interi e gestire i casi particolari

Se per qualche motivo si vuole stare con la divisione intera, allora sia il numeratore che il denominatore devono essere lo stesso tipo firmato/unsigned.

sia il numeratore/denominatore sono firmati

incCount sarà convertito in un numero con segno. Se è troppo grande, sembrerà un numero negativo e la tua risposta sarà sbagliata. Devi testare per questo overflow.

sia il numeratore/denominatore sono unsigned

Devi fare il numeratore non firmato e utilizzare un'istruzione if() per gestire i due casi: TotalUsage < AverageUsage e TotalUsage > AverageUsage. Qui incCount può utilizzare l'intera gamma di bit interi poiché verrà trattato come un numero senza segno.

Answer 2

Ovviamente questa non è una media standard. Una media standard sarebbe:

Averageusage = TotalUsage/++incCount 

Supponendo (idealmente) che incCount sia qualche utile valore periodicamente aumento (come secondi).

Una media decomposizione viene tipicamente implementato più simile: http://donlehmanjr.com/Science/03%20Decay%20Ave/032.htm che se ho tradotto correttamente è:

AverageUsage = TotalUsage/(incCount+1) + incCount/(incCount+1) * AverageUsage; 
incCount++; 

Come accennato Himadri, questi dovrebbero essere probabilmente fatto in aritmetica in virgola mobile.

Answer 3

La regola generale op binarie C (tra cui la divisione) è che gli operandi saranno entrambi convertiti stesso tipo, che è uno di: int, unsigned int, long, unsigned long, intmax_t, uintmax_t, float, double, long double . Se entrambi gli operandi sono di tipi in quell'elenco, saranno entrambi convertiti in quello successivo. Se nessuno dei due è, faranno entrambi essere convertito in int

Quindi nel tuo esempio:

AverageUsage = (signed int)(TotalUsage - AverageUsage)/++incCount + AverageUsage 

se incCount è unsigned int, poi il cast non ha alcun effetto - la sottrazione verrà convertito in int firmato e quindi torna a unisign int e verrà eseguita una divisione non firmata. Se si desidera una divisione firmato, è necessario:

AverageUsage = (int)(TotalUsage - AverageUsage)/(int)++incCount + AverageUsage 

che, come si nota può ottenere nei guai se incCount supera INT_MAX.

In generale, le istruzioni del processore per la divisione specificano solo un tipo, che viene utilizzato per entrambi gli operandi. Quando c'è un'istruzione speciale per la divisione con tipi diversi, di solito è per un dividendo più grande (doppia larghezza), non per una firma diversa.

Answer 4

Se è prevedibile e valido per TotalUsage < AverageUsage, è del tutto inappropriato che queste variabili siano di tipo senza segno. TotalUsage < AverageUsage implicherebbe che AverageUsage potrebbe quindi essere negativo (che sarebbe il risultato se TotalUsage < AverageUsage. Se i dati 'in media' non è mai negativo, allora è aritmeticamente impossibile per TotalUsage < AverageUsage per essere vero.

Se TotalUsage < AverageUsage non è valido, per essere vero dovrebbe indicare un errore nel codice o un overflow aritmetico.Potrebbe evitare questa possibilità con un'asserzione, forse una implementata come macro che viene rimossa in una build di rilascio. Se si verifica l'asserzione, i dati di input non erano validi o si verificava un overflow, in quest'ultimo caso il tipo di dati è troppo piccolo e sarebbe opportuno un long long, unsigned long long o double.

Anche con la trasmissione, se TotalUsage < AverageUsage è impostato su true, il risultato dell'espressione è aritmeticamente negativo, ma alla fine viene assegnato a un tipo non firmato, pertanto il risultato sarà ancora errato.

La conclusione finale è che TotalUsage < AverageUsage non può mai essere vero o che i dati hanno un tipo inappropriato. La soluzione è quasi certamente non un tipo di cast di tipo.

Il mio consiglio è generalmente di sempre utilizzare un tipo firmato per le variabili su cui verrà eseguita l'aritmetica. Questo perché la semantica del linguaggio di aritmetica mista firmata/non firmata è alquanto arcana e facilmente fraintesa, e perché le operazioni intermedie possono generare valori altrimenti negativi. Anche se un valore negativo per la variabile è semanticamente priva di significato, vorrei comunque sostenere l'uso di tipi firmati in tutti i casi in cui l'intervallo positivo di tale tipo rimane sufficiente per evitare l'overflow e dove non è sufficiente. utilizzare un tipo più grande, laddove possibile, anziché ricorrere a un tipo non firmato della stessa dimensione. Inoltre, quando sono richieste operazioni aritmetiche su tipi senza segno, tutti gli operandi devono essere senza segno (compresi i valori letterali) e nessuna operazione intermedia dovrebbe risultare sotto o overflow.

Answer 5

Avete veramente/bisogno/una media mobile o potete usare qualche altro filtro passa basso? A unipolare (a volte chiamato "alpha") Filtro potrebbe adattarsi:

new_output = alpha * previous_output + (1-alpha)*new_input; 
previous_output = new_output; 

dove alpha è compreso tra 0 e 0.9999 ....

Il più vicino è quello di alpha 1, il "più lento" il filtro è

Si può fare questo in virgola mobile per facilità, o in interi abbastanza semplice.