如何对浮点数输出进行单元测试？- Python

Question

假设我正在为一个返回浮点数的函数编写单元测试，我可以按照我的机器完全精度来进行：

>>> import unittest
>>> def div(x,y): return x/float(y)
... 
>>>
>>> class Testdiv(unittest.TestCase):
...     def testdiv(self):
...             assert div(1,9) == 0.1111111111111111
... 
>>> unittest.main()
.
----------------------------------------------------------------------
Ran 1 test in 0.000s

OK

在不同的操作系统、发行版和计算机上，浮点数的完整精度是否相同？

我可以尝试四舍五入并进行单元测试，例如：

>>> class Testdiv(unittest.TestCase):
...     def testdiv(self):
...             assert round(div(1,9),4) == 0.1111
... 
>>>

我也可以使用log(output)来进行断言，但为了保持固定小数精度，我仍然需要四舍五入或截断。

但是，对于浮点数输出，Python中还有哪些其他优雅的单元测试方式呢？

- alvas

Answer 1

Python中float类型的精度取决于底层C语言表示。根据Tutorial/Floating Point Arithmetic: Issues and Limitations, 15.1：

几乎所有的现代计算机（截至2000年11月）都使用IEEE-754浮点算法，几乎所有平台将Python中的浮点数映射到IEEE-754“双精度”。

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关于测试，更好的方法是使用现有的功能，例如TestCase.assertAlmostEqual：

assertAlmostEqual(first, second, places=7, msg=None, delta=None)

通过计算差异、四舍五入到指定数量的小数位（默认为7位）并与零比较，以测试first和second是否近似相等或不近似相等。如果提供了delta而不是places，则first和second之间的差异必须小于或等于（或大于）delta。

示例：

import unittest

def div(x, y): return x / float(y)

class Testdiv(unittest.TestCase):
    def testdiv(self):
        self.assertAlmostEqual(div(1, 9), 0.1111111111111111)
        self.assertAlmostEqual(div(1, 9), 0.1111, places=4)

unittest.main() # OK

如果您更喜欢使用 assert 语句，您可以使用 math.isclose（Python 3.5+）：

import unittest, math

def div(x, y): return x / float(y)

class Testdiv(unittest.TestCase):
    def testdiv(self):
        assert math.isclose(div(1, 9), 0.1111111111111111)

unittest.main() # OK

math.close 的默认相对容差是1e-09，"这确保了两个值在大约9个十进制数字内是相同的。"有关math.close的更多信息，请参见PEP 485。

- vaultah

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如何对具有浮点值的两个列表进行单元测试？ - Devharsh Trivedi

Answer 2

unittest.TestCase 类有特定的方法可以比较浮点数：assertAlmostEqual 和 assertNotAlmostEqual。引用文档说明如下：

assertAlmostEqual(first, second, places=7, msg=None, delta=None) assertNotAlmostEqual(first, second, places=7, msg=None, delta=None)

测试 first 和 second 是否大约（或不大约）相等，方法是计算它们之间的差异，四舍五入到给定的小数位数（默认为7），并与零进行比较。注意，这些方法将值四舍五入到给定的小数位数（即像round()函数一样），而不是四舍五入到指定的有效数字。

如果使用 delta 而不是 places，则 first 和 second 之间的差异必须小于或等于（或大于）delta。

因此，可以像这样测试函数：

self.assertAlmostEqual(div(1, 9), 0.1111111111111111)  # round(a-b, 7) == 0
self.assertAlmostEqual(div(1, 9), 0.1111, 4)           # round(a-b, 4) == 0

顺便提一下，除非你使用pytest作为测试运行器，否则应该使用TestCase.assert*方法代替裸露的assert语句，因为这些方法产生的测试失败消息通常更具信息性。

- Eugene Yarmash