为什么 Python 没有符号函数？

编辑：

确实有一个 patch，其中在 math 中包含 sign()，但它没有被接受，因为他们不同意 what it should return in all the edge cases（+/-0、+/-nan 等）

所以他们决定只实现copysign，它（虽然更详细）可以是used to delegate to the end user the desired behavior for edge cases - which sometimes might require the call to cmp(x,0)。

我不知道为什么它不是内置的，但我有一些想法。

copysign(x,y):
Return x with the sign of y.

最重要的是，copysign 是 sign 的超集！使用 x=1 调用 copysign 与 sign 函数相同。因此，您可以只使用 copysign 并忘记它。

>>> math.copysign(1, -4)
-1.0
>>> math.copysign(1, 3)
1.0

如果你厌倦了传递两个完整的参数，你可以这样实现 sign，它仍然与其他人提到的 IEEE 东西兼容：

>>> sign = functools.partial(math.copysign, 1) # either of these
>>> sign = lambda x: math.copysign(1, x) # two will work
>>> sign(-4)
-1.0
>>> sign(3)
1.0
>>> sign(0)
1.0
>>> sign(-0.0)
-1.0
>>> sign(float('nan'))
-1.0

其次，通常当你想要某物的符号时，你最终只是将它与另一个值相乘。当然，这基本上就是 copysign 所做的。

所以，而不是：

s = sign(a)
b = b * s

你可以这样做：

b = copysign(b, a)

是的，我很惊讶您已经使用 Python 7 年了，并且认为 cmp 可以很容易地被 sign 删除和替换！您是否从未使用 __cmp__ 方法实现过类？您是否从未调用过 cmp 并指定了自定义比较器函数？

总之，我发现自己也想要一个 sign 函数，但第一个参数为 1 的 copysign 可以正常工作。我不同意 sign 比 copysign 更有用，因为我已经证明它只是相同功能的一个子集。

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copysign() 由 IEEE 754 定义，是 C99 规范的一部分。这就是它在 Python 中的原因。 abs(x) * sign(y) 无法完全实现该函数，因为它应该如何处理 NaN 值。

>>> import math
>>> math.copysign(1, float("nan"))
1.0
>>> math.copysign(1, float("-nan"))
-1.0
>>> math.copysign(float("nan"), 1)
nan
>>> math.copysign(float("nan"), -1)
nan
>>> float("nan") * -1
nan
>>> float("nan") * 1
nan
>>>

这使得 copysign() 成为比 sign() 更有用的函数。

至于 IEEE 的 signbit(x) 在标准 Python 中不可用的具体原因，我不知道。我可以做出假设，但它会是猜测。

数学模块本身使用 copysign(1, x) 作为检查 x 是负数还是非负数的方法。在大多数情况下，处理数学函数似乎比使用返回 1、0 或 -1 的 sign(x) 更有用，因为要考虑的情况少了一种。例如，以下来自 Python 的 math 模块：

static double
m_atan2(double y, double x)
{
    if (Py_IS_NAN(x) || Py_IS_NAN(y))
        return Py_NAN;
    if (Py_IS_INFINITY(y)) {
        if (Py_IS_INFINITY(x)) {
            if (copysign(1., x) == 1.)
                /* atan2(+-inf, +inf) == +-pi/4 */
                return copysign(0.25*Py_MATH_PI, y);
            else
                /* atan2(+-inf, -inf) == +-pi*3/4 */
                return copysign(0.75*Py_MATH_PI, y);
        }
        /* atan2(+-inf, x) == +-pi/2 for finite x */
        return copysign(0.5*Py_MATH_PI, y);

在那里您可以清楚地看到 copysign() 是一个比三值 sign() 函数更有效的函数。

你写了：

如果我是 python 设计师，我会反过来：没有 cmp 内置，而是一个标志。

这意味着您不知道 cmp() 用于数字以外的事物。 cmp("This", "That") 不能用 sign() 函数实现。

编辑以在其他地方整理我的其他答案：

您的理由基于 abs() 和 sign() 经常一起出现。由于 C 标准库不包含任何类型的 sign(x) 函数，我不知道您如何证明您的观点。有 abs(int) 和 fabs(double) 以及 fabsf(float) 和 fabsl(long)，但没有提到 sign()。有 copysign() 和 signbit() 但它们仅适用于 IEEE 754 号码。

对于复数，python 中的 sign(-3+4j) 会返回什么，是否要实现？ abs(-3+4j) 返回 5.0。这是如何在 sign() 没有意义的地方使用 abs() 的一个明显示例。

假设将 sign(x) 添加到 Python，作为对 abs(x) 的补充。如果 x 是实现 __abs__(self) 方法的用户定义类的实例，则 abs(x) 将调用 x.__abs__()。为了正常工作，以同样的方式处理 abs(x)，Python 必须获得一个 __sign__(x) 槽。

这对于一个相对不需要的功能来说是多余的。此外，为什么sign(x)存在而nonnegative(x)和nonpositive(x)不存在？我的 Python 数学模块实现片段显示了如何使用 copysign(x, y) 来实现 nonnegative()，而这是简单的 sign(x) 无法做到的。

Python 应该对 IEEE 754/C99 数学函数有更好的支持。这将添加一个 signbit(x) 函数，它可以在浮点数的情况下执行您想要的操作。它不适用于整数或复数，更不用说字符串了，而且它没有您要查找的名称。

你问“为什么”，答案是“sign(x) 没用”。你断言它是有用的。然而，您的评论表明您的知识不足，无法做出这种断言，这意味着您必须出示令人信服的证据来证明它的必要性。说 NumPy 实现了它并没有足够的说服力。您需要展示如何使用 sign() 函数改进现有代码的案例。

并且它超出了 StackOverflow 的范围。把它带到 Python 列表之一。

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另一个用于 sign() 的衬垫

sign = lambda x: (1, -1)[x<0]

如果您希望它在 x = 0 时返回 0：

sign = lambda x: x and (1, -1)[x<0]

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由于 cmp 已变为 removed，因此您可以使用

def cmp(a, b):
    return (a > b) - (a < b)

def sign(a):
    return (a > 0) - (a < 0)

它适用于 float、int 甚至 Fraction。在 float 的情况下，通知 sign(float("nan")) 为零。

Python 不要求比较返回布尔值，因此将比较强制为 bool() 可以防止允许但不常见的实现：

def sign(a):
    return bool(a > 0) - bool(a < 0)

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definition on Wikipedia 内容如下：

https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f8374ef8411ba954fb2655992b6e4496b8710cd6

因此，为了符合定义：

sign = lambda x: -1 if x < 0 else (1 if x > 0 else (0 if x == 0 else NaN))

出于所有意图和目的，可以简化为：

sign = lambda x: -1 if x < 0 else (1 if x > 0 else 0)

此函数定义 executes fast 并产生 保证 correct results for 0, 0.0, -0.0, -4 and 5（请参阅其他不正确答案的注释）。

请注意 zero (0) is neither positive nor negative。

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numpy 有一个符号函数，并为您提供其他函数的奖励。所以：

import numpy as np
x = np.sign(y)

请注意结果是 numpy.float64：

>>> type(np.sign(1.0))
<type 'numpy.float64'>

对于像 json 这样的东西，这很重要，因为 json 不知道如何序列化 numpy.float64 类型。在这种情况下，您可以这样做：

float(np.sign(y))

获得定期浮动。

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尝试运行它，其中 x 是任意数字

int_sign = bool(x > 0) - bool(x < 0)

对 bool() 的强制处理比较运算符不返回布尔值的 possibility。

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在 Python 2 中，cmp() 返回一个整数：结果不要求为 -1、0 或 1，因此 sign(x) 与 cmp(x,0) 不同。

在 Python 3 中，已删除 cmp() 以支持丰富的比较。对于 cmp()，Python 3 suggests this：

def cmp(a, b):
    return (a > b) - (a < b)

这对于 cmp() 很好，但同样不能用于 sign()，因为比较运算符不需要返回 booleans。

为了处理这种可能性，必须将比较结果强制转换为布尔值：

 def sign(x):
    return bool(x > 0) - bool(x < 0)

这适用于任何完全有序的 type（包括特殊值，如 NaN 或无穷大）。

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它只是没有。

解决此问题的最佳方法是：

sign = lambda x: bool(x > 0) - bool(x < 0)

此 sign 函数为正值返回 1，为负值返回 -1，为 0.0 和 -0.0（以及 NaNs...）返回 0。

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是的，正确的 sign() 函数应该至少在数学模块中 - 因为它在 numpy.因为人们经常需要它来编写面向数学的代码。

但是 math.copysign() 也可以独立使用。

cmp() 和 obj.__cmp__() ...通常独立地具有很高的重要性。不仅仅是面向数学的代码。考虑比较/排序元组，日期对象，......

http://bugs.python.org/issue1640 中关于省略 math.sign() 的开发论点很奇怪，因为：

没有单独的 -NaN

sign(nan) == nan 不用担心（如 exp(nan) ）

符号(-0.0) == 符号(0.0) == 0 不用担心

sign(-inf) == -1 不用担心

-- 就像在 numpy 中一样

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你不需要一个，你可以使用：

if not number == 0:
    sig = number/abs(number)
else:
    sig = 0

或者按照其他人的描述创建一个函数：

sign = lambda x: bool(x > 0) - bool(x < 0)

def sign(x):
    return bool(x > 0) - bool(x < 0)

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其他答案中列出的许多情况忽略了特殊情况（+/-0）或假设符号（-0.0）==符号（0.0）。这可能是幼稚的，但是在 IEEE 的当前实现中，我们已经有了 -0.0 == 0.0 并且有了 sign() 可以让我们消除两者之间的歧义。

FogleBird 提供的示例似乎是最好的定义，因为它似乎可以处理 +/- 0、INFINITY 和 NaN。

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