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2025-08-30 18:35:01 +08:00

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取整函数及其性质

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$\left \lfloor x \right \rfloor$,比自己小的最大整数,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$\left \lceil x \right \rceil$,比自己大的最小整数,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)

  • 任意实数x,有: x−1<⌊x⌋≤x≤⌈x⌉<x+1

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

  • 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

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

  • \left \lceil x \right \rceil = - \left \lfloor -x \right \rfloor

  • 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:

令$m = \left \lfloor \log x \right \rfloor$,

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: