Является ли хорошей идеей использовать тип float в качестве ключа для контейнера?

Использовать float в качестве ключа для ассоциативных контейнеров (например, std::map, std::unordered_map) или для сортировки напрямую не рекомендуется по следующим причинам:

• Проблемы сравнения: Равенство двух чисел типа float (или double) редко достигается из-за ошибок представления с плавающей точкой. Сравнение a == b может дать ложный результат, даже если математически числа равны. Это нарушает инварианты контейнеров, требующие строгого слабого порядка (std::map и std::set) или корректного вычисления хэша и сравнения эквивалентности (std::unordered_map и std::unordered_set).

• Некорректное упорядочивание: Стандартные операторы сравнения для float не всегда обеспечивают строгий слабый порядок для всех возможных значений (например, NaN).

• Нестабильный хэш: Реализация хэш-функций для float может быть нестабильной из-за тех же проблем с представлением, что приведет к непредсказуемому поведению или низкой производительности хэш-таблиц.

Рекомендуемые подходы:

1. Использовать целочисленное представление: Если точность не важна или числа имеют ограниченный диапазон и разрешение, можно масштабировать и преобразовывать float в целое число (например, int или long long) и использовать его как ключ.

   float f = 1.23f;
   int key = static_cast<int>(f * 100); // Пример масштабирования
   std::map<int, Value> my_map;
   my_map[key] = some_value;
   

2. Использовать фиксированную точку: Для случаев, когда требуется точное представление дробных чисел, можно использовать библиотеку для работы с числами с фиксированной точкой.

3. Сравнивать с допуском (epsilon): Хотя это не позволяет использовать float как ключ напрямую, при поиске можно сравнивать значения с использованием малого допуска (epsilon).

   bool are_equal(float a, float b, float epsilon = 1e-6) {
       return std::abs(a - b) < epsilon;
   }
   // Не подходит для прямого использования в качестве компаратора ключей в map
   

4. Использовать пользовательский компаратор (для std::map/std::set): Можно определить пользовательский компаратор, который учитывает допуск, но это все равно сопряжено с рисками нарушения инварианта строгого слабого порядка.

   struct FloatComparer {
       bool operator()(float a, float b) const {
           // Простой пример, который может нарушать строгий слабый порядок
           return a < b - 1e-6;
       }
   };
   // Не рекомендуется использовать напрямую в реальных приложениях
   // std::map<float, Value, FloatComparer> my_map;
   

5. Использовать целочисленное представление битов (для std::unordered_map/std::unordered_set): Для хэш-таблиц можно преобразовать битовое представление float в целое число и использовать его как ключ. Это обеспечивает уникальность ключа для каждого уникального битового представления float, но не решает проблему сравнения чисел с плавающей точкой, которые математически равны, но имеют разное битовое представление (например, 0.0 и -0.0).

   union FloatIntConverter {
       float f;
       int i;
   };
   
   struct FloatHash {
       size_t operator()(float f) const {
           FloatIntConverter converter;
           converter.f = f;
           return std::hash<int>()(converter.i);
       }
   };
   
   struct FloatEqual {
       bool operator()(float a, float b) const {
           // Сравнение битовых представлений
           FloatIntConverter converter_a, converter_b;
           converter_a.f = a;
           converter_b.f = b;
           return converter_a.i == converter_b.i;
       }
   };
   // std::unordered_map<float, Value, FloatHash, FloatEqual> my_map;
   // Обратите внимание: это сравнивает битовые представления, не математическое равенство
   

В большинстве случаев, если ключами являются числа с плавающей точкой, следует пересмотреть структуру данных или использовать один из подходов с целочисленным представлением или числами с фиксированной точкой.