Java 什么时候可以产生 NaN？

Question

我知道 Java Double.NaN 是什么。我有一些生成NaN 的Java 代码。

// calculate errors
delta = m1 + m2 - M;
eta = f1 + f2 - F;
for (int i = 0; i < numChildren; i++) {
  epsilon[i] = p[i]*m1+(1-p[i])*m2+q[i]*f1+(1-q[i])*f2-C[i];
}

// use errors in gradient descent
// set aside differences for the p's and q's
float mDiff = m1 - m2;
float fDiff = f1 - f2;
// first update m's and f's
m1 -= rate*delta;
m2 -= rate*delta;
f1 -= rate*eta;
f2 -= rate*eta;
for (int i = 0; i < numChildren; i++) {
  m1 -= rate*epsilon[i]*p[i];
  m2 -= rate*epsilon[i]*(1-p[i]);
  f1 -= rate*epsilon[i]*q[i];
  f2 -= rate*epsilon[i]*(1-q[i]);
}
// now update the p's and q's
for (int i = 0; i < numChildren; i++) {
  p[i] -= rate*epsilon[i]*mDiff;
  q[i] -= rate*epsilon[i]*fDiff;  
}

Java 在什么情况下会产生 NaN 值？

Answer 1

NaN 由以下事件触发：

• 复数值的结果
  • √x 其中 x 为负数
  • log(x) 其中 x 为负数
  • tan(x) 其中 x mod 180 为 90
  • asin(x) 或 acos(x)，其中 x 在 [-1..1] 之外
• 0/0
• ∞/∞
• ∞/−∞
• −∞/∞
• -∞/-∞
• 0×∞
• 0×−∞
• 1^∞
• ∞ + (−∞)
• (−∞) + ∞

很抱歉这么笼统的回答，但我希望对您有所帮助。

Answer 2

根据维基百科：

返回NaN的操作有3种：

• 以NaN 作为至少一个操作数的操作
• 不确定的形式
  • 0/0、∞/∞、∞/-∞、-∞/∞和-∞/-∞等分法
  • 0×∞ 和 0×−∞ 的乘法
  • 力量1^∞
  • 加法 ∞ + (−∞)、(−∞) + ∞ 和等效减法。
• 具有复杂结果的实际操作：
  • 负数的平方根
  • 负数的对数
  • 90 度（或 π/2 弧度）的奇数倍的正切
  • 小于 -1 或大于 +1 的数的反正弦或余弦。

这个 Java sn-p 说明了上述所有内容，但切线除外（我怀疑是因为 double 的精度有限）：

import java.util.*;
import static java.lang.Double.NaN;
import static java.lang.Double.POSITIVE_INFINITY;
import static java.lang.Double.NEGATIVE_INFINITY;

public class NaN {
    public static void main(String args[]) {
        double[] allNaNs = {
            0D/0D,
            POSITIVE_INFINITY / POSITIVE_INFINITY,
            POSITIVE_INFINITY / NEGATIVE_INFINITY,
            NEGATIVE_INFINITY / POSITIVE_INFINITY,
            NEGATIVE_INFINITY / NEGATIVE_INFINITY,
            0 * POSITIVE_INFINITY,
            0 * NEGATIVE_INFINITY,
            Math.pow(1, POSITIVE_INFINITY),
            POSITIVE_INFINITY + NEGATIVE_INFINITY,
            NEGATIVE_INFINITY + POSITIVE_INFINITY,
            POSITIVE_INFINITY - POSITIVE_INFINITY,
            NEGATIVE_INFINITY - NEGATIVE_INFINITY,
            Math.sqrt(-1),
            Math.log(-1),
            Math.asin(-2),
            Math.acos(+2),
        };
        System.out.println(Arrays.toString(allNaNs));
        // prints "[NaN, NaN...]"
        System.out.println(NaN == NaN); // prints "false"
        System.out.println(Double.isNaN(NaN)); // prints "true"
    }
}

参考文献

• Wikipedia/NaN
• JLS 15.21.1 Numerical Equality Operators == and !=

  如果任一操作数为NaN，则== 的结果为false，但!= 的结果为true。事实上，测试x!=x 是true 当且仅当x 的值是NaN。 （Float.isNaN和Double.isNaN方法也可以用来测试一个值是否为NaN。）

Answer 3

根据我对梯度下降的了解，您很可能会跳到无穷大，因为您没有自适应 rate（即您的 rate 太大）。

Answer 4

您是否尝试过在代码中添加System.out.println 语句来确定准确 NaN 开始出现的位置？