python - 在 NumPy 中提取浮点有效数和指数

Question

我希望能够在 NumPy 中提取 float 的有效数和指数。将指数作为整数获取是可以的，并且对于有效数来说也是可以的。将有效数作为位域获取会更加方便。

我知道Python float 有一个hex方法；但是，我希望使用 numpy.float32、numpy 数组和 ufunc。我还知道 numpy view 方法允许我将 float 视为整数，从而将其视为二进制字符串:

>>> import numpy as np

>>> b = bin(np.float32(1.23456789).view(np.int32))
'0b111111100111100000011001010010'

>>> b[-23:] # extract last 23 bits of IEEE 754 binary32 float, is significand
'00111100000011001010010'

以这种方式提取指数和符号并不方便，因为 bin 会删除前导 0。 (不过我可以用 0 左填充到 32 位……)

无论如何，因为 bin 不是 ufunc，这并不方便，我必须迭代该数组。

没有更方便的方法来做我想做的事吗？

Answer 1

GPhilio 的评论引发了对 SO 的更彻底的搜索，基于 an answer to “extracting mantissa and exponent from double in c#” 得出了以下解决方案:

import numpy as np

def decompose(x: np.float32): 
    """decomposes a float32 into negative, exponent, and significand"""
    negative = x < 0
    n = np.abs(x).view(np.int32) # discard sign (MSB now 0),
                                 # view bit string as int32
    exponent = (n >> 23) - 127 # drop significand, correct exponent offset
                               # 23 and 127 are specific to float32
    significand = n & np.int32(2**23 - 1) # second factor provides mask
                                          # to extract significand
    return (negative, exponent, significand)

这种对整数进行位级操作的方法实际上比实际的位串本身更方便。