一种浮点数重编码及解码方法、系统和装置与流程

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术1.本说明书涉及信息技术领域，特别涉及一种浮点数重编码及解码方法、系统和装置。背景技术：2.浮点数可用以近似表示任意某个实数，具体的，其将实数表示为一个整数或定点数(或称为尾数)乘以某个基数(计算机中通常是2)的整数次幂。在计算机内，浮点数可以以包括符号位、基数(在一些应用场景下可以省去)、指数以及尾数的字节序进行编码存储。3.由于浮点数在计算机内的编码方式不能够支持字符串比较或逐字节比较，然而在一些现实的应用场景中，浮点数只能用字符串或字节数组形式存储。因此，需要一种浮点数重编码及解码方法，将浮点数能够以新的编码方式表达，以实现逐字节比较就能得到浮点数正确比较结果的技术目的。技术实现要素：4.本说明书实施例之一提供一种浮点数重编码方法，包括：获取某浮点数的第一编码数；所述第一编码数的编码方式约定编码数包括符号位、指数位以及尾数位，且当所述某浮点数为负数时，符号位为1，当所述浮点数为正数时，符号位为0；对第一编码数中一位或多位的值进行更改，得到所述浮点数的第二编码数；第二编码数能够基于逐字节比较的方式得到正确的比较结果。5.本说明书实施例之一提供一种浮点数编码系统，包括：第一获取模块，用于获取某浮点数的第一编码数；所述第一编码数的编码方式约定编码数包括符号位、指数位以及尾数位，且当所述某浮点数为负数时，符号位为1，当所述浮点数为正数时，符号位为0；重编码模块，用于对第一编码数中一位或多位的值进行更改，得到所述浮点数的第二编码数；第二编码数能够基于逐字节比较的方式得到正确的比较结果。6.本说明书实施例之一提供一种浮点数重编码装置，包括处理器及存储介质，所述存储介质存储有计算机指令，所述处理器用于执行一条或多条所述计算机指令以实现所述浮点数重编码方法。7.本说明书实施例之一提供一种浮点数解码方法，包括：获取某浮点数的第二编码数；所述第二编码数基于前述的重编码方法获得；对第二编码数中一位或多位的值进行更改，得到所述浮点数的第一编码数；所述第一编码数的编码方式约定编码数包括符号位、指数位以及尾数位，且当所述某浮点数为负数时，符号位为1，当所述浮点数为正数时，符号位为0。8.本说明书实施例之一提供一种浮点数解码系统，包括：第二获取模块，用于获取某浮点数的第二编码数；所述第二编码数基于前述的重编码方法获得；解码模块，用于对第二编码数中一位或多位的值进行更改，得到所述浮点数的第一编码数；所述第一编码数的编码方式约定编码数包括符号位、指数位以及尾数位，且当所述某浮点数为负数时，符号位为1，当所述浮点数为正数时，符号位为0。9.本说明书实施例之一提供一种浮点数解码装置，包括处理器及存储介质，所述存储介质存储有计算机指令，所述处理器用于执行一条或多条所述计算机指令以实现所述浮点数解码方法。附图说明10.本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：11.图1是按照ieee754编码方式表示的浮点数示例；12.图2是根据本说明书一些实施例所示的浮点数重编码方法的示例性流程图；13.图3是根据本说明书一些实施例所示的浮点数解码方法的示例性流程图；14.图4是根据本说明书一些实施例所示的浮点数重编码系统的示例性模块图；15.图5是根据本说明书一些实施例所示的浮点数解码系统的示例性模块图。具体实施方式16.为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。17.应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。18.如本说明书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。19.本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。20.在计算机领域，通常使用定点数与浮点数来表示带小数的数。21.其中，定点数约定所有数据的小数点隐含在某一个固定位置上，又称为定点表示法。在计算机中的定点数通常将小数点的位置固定在数据的最高位之前，或者是固定在最低位之后。一般称前者为定点小数，后者为定点整数。也就是说，定点数表示小数时，表示的是纯小数。纯小数在计算时需要根据实际表征的实数确定是否进行比例放缩，以表征更多的实数，如非纯小数的数。22.与定点数相对应，浮点数是指小数点可以根据实际情况变化的数字表示方法。在计算机内，浮点数可以以包括符号位、基数(在一些应用场景下可以省去)、指数以及尾数的字节串进行编码存储。例如，当浮点数包括符号位s、尾数m、基数r以及指数e时，该字节串所反映的具体数字可以表示为v＝(-1)s*m*re。23.上世纪八十年代，ieee组织提出了浮点数在计算机内的标准表示方法(或编码方法)，即ieee754浮点数标准，这个标准统一了浮点数的表示形式，并提供了2种浮点格式。其中一种是单精度浮点数float：32位，符号位s占1bit，指数e占8bit，尾数m占23bit；另一种是双精度浮点数double：64位，符号位s占1bit，指数e占11bit，尾数m占52bit。24.图1是根据本说明书一些实施例所示的ieee754标准下浮点数编码的示意图。25.如图1所示，在一个用32位信息表示的浮点数中，第31位可以为该浮点数的符号位s，第30位至第23位为该浮点数的指数位e，第22位至第0为该浮点数的尾数位m。以十进制数-25.125(d)为例，用二进制(结合十进制)科学计数法表示为-1.1001001*(2^4)，进而确定相关参数s＝1，m＝1.001001(b)，e＝4(d)。进一步结合ieee754标准的其他规定，如隐藏尾数m小数点左边的一位(这一位通常为1)，指数e在存储时需要加上中间数127(d)(即e＝4+127(d)＝135(d)＝10000111(b))，因此则该浮点数具体为，第31位为1，第30～23位为10000111，第22～0位为00100100000000000000000。26.逐字节比较大小是指将两个数从最高位开始逐个字节进行比较。在一些实施例中，字符串之间的大小比较也是如此，因此逐字节比较又可以看作是字符串比较，如使用strncmp比较函数对两个字节数组进行比较。按照ieee754编码方式，如果浮点数之间进行逐字节比较，是不能保证结果正确的。一个简单的证明，按照ieee754编码的浮点数，负数的最高位(符号位)为1，正数的最高位为0，如果将一个正数与一个负数进行逐字节比较，将会出现正数小于负数的错误结果。然而，一些具体应用场景(例如在一些存储引擎或大数据存储场景中)只能支持逐字节比较(例如只提供逐字节比较或字符串比较的函数)，这将限制浮点数的使用，为业务带来极大的不便。27.因此，本说明书一些实施例提供了一种浮点数的重编码方式，将ieee754编码的浮点数进行重新编码，新编码方式支持逐字节比较。本说明书另一些实施例还提供了浮点数的解码方式，用于将重编码后的浮点数恢复到ieee754编码形式，不影响浮点数的其他使用。28.需要说明的是，在一些实施例中，计算机内部的数据，包括但不限于浮点数，可以按大端字节序存储。大端字节序可以指高位字节排放在内存的低地址端(即首端)，低位字节排放在内存的高地址端(即尾端)。在又一些实施例中，计算机内部的数据也可以按照小端字节序存储，即高位字节排放在内存的高地址端，低位字节排放在内存的低地址端。不论哪种存储方式，都可以进行逐字节比较，只是在读取字节时从对应的存储地址处依次取出高位字节、低位字节。29.图2是根据本说明书一些实施例所示的浮点数重编码方法的示例性流程图。30.在一些实施例中，图2示的流程200可以由处理设备执行，进一步，可以由部署于处理设备之上的浮点数重编码系统400实现，其包括：31.步骤210，获取某浮点数的第一编码数，所述第一编码数的编码方式约定编码数包括符号位、指数位以及尾数位，且当所述某浮点数为负数时，符号位为1，当所述浮点数为正数时，符号位为0，作为示例，第一编码数的编码方式可以为ieee754编码方式。在一些实施例中，步骤210可以由第一获取模块410实现。32.在计算机内部，浮点数通常是按照ieee754编码方式进行编码存储的。在一些实施例中，可以从计算机的存储介质，如内存或硬盘，中读取某浮点数，则可获得其第一编码数。以-25.125为例，其第一编码数即图1所示。33.步骤220，对第一编码数中一位或多位的值进行更改，得到所述浮点数的第二编码数。其中，第二编码数能够基于逐字节比较的方式得到正确的比较结果。在一些实施例中，步骤220可以由重编码模块420实现。34.在一些实施例中，可以对二进制串形式的第一编码数中的一位或多位的值进行更改，进而得到位数(或维度)与第一编码数一致的第二编码数，这不会扩增第二编码数的存储空间，避免了过多的存储空间占用。35.在一些实施例中，可以先判断第一编码数的符号位是否为0，如果是，则将符号位改为1，则可得到所述浮点数的第二编码数。如果符号位不为0且其指数位和尾数位表征的数值非0，则将第一编码数按位取反(如通过按位取反指令处理第一编码数)，得到第二编码数。在一些实施例中，计算机内部使用-0(第一编码数)表示浮点数0，为方便说明且以8位存储单元为例，符号位依然是最高位，后7位表征数值，浮点数0则可表示为10000000，即所谓的“‑0”。如果计算机内部使用-0(第一编码数)表示浮点数0，则无需对该浮点数的第一编码值进行修改，即可直接作为第二编码值。如果计算机内部使用+0(第一编码数)表示浮点数0，即表示为00000000，则依然按照第一编码数的符号位为0的情形处理，得到第二编码数，即10000000。36.在一些实施例中，为了判断第一编码数的符号位是否为0，可以通过按位与指令处理第一编码数实现。具体的，可以生成与第一编码数同维的第三运算码，第三运算码的最高位为1，其余位为0。然后通过按位与指令对第一编码数以及第三运算码进行运算，得到运算结果。再将运算结果与0比较，如果相等则确定第一编码数的符号位为0，如果不相等则确定第一编码数的符号位为1。37.在一些实施例中，为了将符号位改为1，可以通过按位或指令处理第一编码数实现。具体的，生成与第一编码数同维的第一运算码，第一运算码的最高位为1，其余为0。然后通过按位或指令对第一编码数以及第一运算码进行运算，得到的运算结果即将原数的符号位改为1。38.由于单次位运算的运算开销较小，通过位处理指令对第一编码数进行相应的位运算，可以有效减少对第一编码数进行重编码过程中的运算开销，进而在节省存储空间的同时降低了运算开销。39.现证明第二编码数能够逐字节比较得到正确的比较结果。40.对于正数之间的比较，符号位相同，可以直接按字节比较。因为：在ieee754编码时，正数符号位都是0，指数更大的值也更大，如果指数相同，则尾数更大的值更大。第二编码值只是将正数的第一编码值的符号位改成1，其余位的值不变，因此将第二编码值进行逐字节比较能够获得正确的比较结果。41.对于负数之间的比较，将第一编码数逐字节比较，得到的结果是相反的。易得，如果两个二进制序列的第一编码数按位取反后(即第二编码数)，再进行比较，结果则正确。所以将第一编码数取反后(负数的符号位相同，取反后依然相同)，负数之间就可以直接比较，得到正确的比较结果。42.对于正负数之间的比较，正数的第一编码值转换为第二编码值后符号位是1，负数转换为第二编码值后符号位是0，仅通过第二编码值符号位的比较就可以确定正负数之间正确的大小关系。43.对于0与负数之间的比较，0的第二编码值的符号位是1，负数转换第二编码值后符号位是0，通过第二编码数符号位的比较就可以确定0与负数之间正确的大小关系。44.对于0与正数之间的比较，0的第二编码值的符号位是1，其余位为0，0的第二编码值和正数的第二编码值符号位相同，但是其余位比较时，0显然小于正数，因此，通过第二编码数的逐字节比较，也可以获得0和正数之间正确的大小关系。45.图3是根据本说明书一些实施例所示的浮点数解码方法的示例性流程图。46.在一些实施例中，图3示的流程300可以由处理设备执行，进一步，可以由部署于处理设备之上的浮点数解码系统500实现，其包括：47.步骤310，获取某浮点数的第二编码数。在一些实施例中，步骤310可以由第二获取模块510实现。48.所述第二编码数可以基于流程200获得。在一些实施例中，可以将浮点数的第二编码数存储在计算机内，并通过第二获取模块510从计算机的存储介质中读取。在一些实施例中，可以将浮点数的第二编码数存储在存储介质的指定区域，以免与第一编码数混淆。例如，可以通过流程200处理某浮点数的第一编码数，得到其第二编码数，并存储在所述指定区域。49.步骤320，对第二编码数中一位或多位的值进行更改，得到所述浮点数的第一编码数。50.可以按照流程200相反的处理方式对第二编码数进行处理，得到浮点数的第一编码数。51.在一些实施例中，可以先判断第二编码数的符号位是否为0，如果不是，则将符号位改为0，则可得到所述浮点数的第一编码数。如果符号位为0，则将第二编码数按位取反(如通过按位取反指令处理第二编码数)，得到第一编码数。与前述相应的，如果计算机内部使用-0(第一编码数)表示浮点数0，则该浮点数的第二编码值与第一编码值相同，无需对其第二编码数进行处理。如果计算机内部使用+0(第一编码数)表示浮点数0，按照第二编码数的符号位为1的情形处理，处理其第二编码数得到第一编码数。52.在一些实施例中，为了判断第二编码数的符号位是否为0，可以通过按位与指令处理第二编码数实现。具体的，可以生成与第二编码数同维的第四运算码，第四运算码的最高位为1，其余位为0。然后通过按位与指令对第二编码数以及第四运算码进行运算，得到运算结果。再将运算结果与0比较，如果相等则确定第二编码数的符号位为0，如果不相等则确定第二编码数的符号位为1。53.在一些实施例中，为了将符号位改为0，可以通过按位与指令处理第二编码数实现。具体的，生成与第二编码数同维的第二运算码，第二运算码的最高位为0，其余为1。然后通过按位与指令对第二编码数以及第二运算码进行运算，得到的运算结果即将原数的符号位改为0。54.应当注意的是，上述有关流程的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对流程进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。55.图4是根据本说明书一些实施例所示的浮点数编码系统的模块图。56.如图4所示，该浮点数重编码系统400可以包括第一获取模块410以及重编码模块420。57.第一获取模块410，用于获取某浮点数的第一编码数；所述第一编码数的编码方式约定编码数包括符号位、指数位以及尾数位，且当所述某浮点数为负数时，符号位为1，当所述浮点数为正数时，符号位为0。58.重编码模块420，用于对第一编码数中一位或多位的值进行更改，得到该浮点数的第二编码数；所述第二编码数能够基于逐字节比较的方式得到正确的比较结果。59.在一些实施例中，本说明书还提供一种浮点数重编码装置。浮点数重编码装置包括处理器及存储介质，所述存储介质存储有计算机指令，所述处理器用于执行一条或多条所述计算机指令以实现本说明书一些实施例所述的浮点数重编码方法。60.图5是根据本说明书一些实施例所示的浮点数编码系统的模块图。61.如图5所示，该浮点数解码系统500可以包括第二获取模块510以及解码模块520。62.第二获取模块510，可以用于获取某浮点数的第二编码数。其中，所述第二编码数可以基于本说明书一些实施例所述的重编码方法获得。63.解码模块520，可以用于对第二编码数中一位或多位的值进行更改，得到该浮点数第一编码数。64.在一些实施例中，本说明书还提供一种浮点数解码装置，该浮点数解码装置可以包括处理器及存储介质，所述存储介质存储有计算机指令，所述处理器用于执行一条或多条所述计算机指令以实现本说明书一些实施例所述的浮点数解码方法。65.关于图4、图5中模块的更多内容可以参见图2、图3的相关说明。应当理解，图4、图5所示的系统及其模块可以利用各种方式来实现。例如，在一些实施例中，系统及其模块可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。其中，硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分则可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域技术人员可以理解上述的方法和系统可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本说明书的系统及其模块不仅可以有诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用例如由各种类型的处理器所执行的软件实现，还可以由上述硬件电路和软件的结合(例如，固件)来实现。66.需要注意的是，以上对于系统及其模块的描述，仅为描述方便，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个模块进行任意组合，或者构成子系统与其他模块连接。又或者将其中某个模块进一步拆分为多个模块，如将重编码模块420或解码模块520进行拆分。诸如此类的变形，均在本说明书的保护范围之内。67.本说明书实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)提供了一种重编码方式，可以将浮点数的第一编码数更改为第二编码数，以支持逐字节比较；(2)仅需修改第一编码数的一位或多位便可得到第二编码数，不会带来额外的存储空间占用；(3)在重编码或解码过程中以位运算为主，降低了运算开销。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。68.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书实施例的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书实施例进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书实施例中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。69.同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。70.此外，本领域技术人员可以理解，本说明书实施例的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本说明书实施例的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本说明书实施例的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。71.计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、rf、或类似介质，或任何上述介质的组合。72.本说明书实施例各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如java、scala、smalltalk、eiffel、jade、emerald、c++、c#、vb.net、python等，常规程序化编程语言如c语言、visualbasic、fortran2003、perl、cobol2002、php、abap，动态编程语言如python、ruby和groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或处理设备上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(lan)或广域网(wan)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(saas)。73.此外，除非权利要求中明确说明，本说明书实施例所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书实施例流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的处理设备或移动设备上安装所描述的系统。74.同理，应当注意的是，为了简化本说明书实施例披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书实施例对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。75.针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本技术权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本技术中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。76.最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书实施例的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。









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