这段话是否正确？「取余这个运算，只有 Python 是对的。当初 C 这个老师教错了，那么一大票学生也就只敢跟着老师错。只有 Python 敢于站出来坚持正确答案。」
cnbatch · 3 天前 · 3904 次点击今天在看一篇公众号文章《性能之王：最快的编程语言》，发现评论区有这么一段对话：
然后我找了下在 stackexchange 的真实提问：
从回答来看，C 和 Python 的两种做法在数值计算上都是成立的。两种做法的区别在于是否允许余数为负数，或者说，符号该不该与原数值相同。
不允许余数出现负数的，是目前广泛使用的欧几里得除法。
所以“数学洁癖”会认为负值余数是错的？
50 条回复 • 2024-11-29 17:18:58 +08:00
 |
1
mightybruce 3 天前
这个取余运算的确在数学上是没有负数，这个的确没有问题。毕竟搞计算机的很多数学水平一般，这也很正常。
读计算机科学里面一些分支的博士，就会发现基本没有本科学计算机的了， 尤其是密码学、数值分析这些。 |
 |
2
mark2025 3 天前
py 真是性能亡者～
|
 |
3
codehz 3 天前
本身就是定义学的问题，太过纠结这种东西没意义。。。
连 0 是否是自然数，（类似数组下标从 0 还是从 1 开始）都可以有好多说法 以及 1 是不是素数 我建议从实用主义出发，别去想这种东西哪个“更合理” |
|
4
mightybruce 3 天前
数学要求体系必须是自洽的， 不像计算机学科，当然数学有一点不行，就是数学符号乱飞，不同体系下的同一个数学符合意思都不一样。
计算机本身运算你可以认为都是在有限群上的， 所以取余后是正数是没错的， 另外负数的平方根在计算机中是二次剩余也是正数。 |
|
5
mightybruce 3 天前
@mark2025 python 也不是非常拉跨，pypy 是 python jit 解释器, 只不过 python 默认的 cpython 那是运行效率低。
|
 |
6
Eureka0 3 天前
数论里面 -1 与 2 是模 3 同余的，属于同一个同余类，取余等于多少，就是一个怎么选同余类代表数的定义问题，Python 选最小非负整数集（最小剩余系），C 选 {-[n/2], ..., [n/2]+1}，数学上其实都没有问题
|
 |
7
dnfQzjPBXtWmML 3 天前
C 不是给无能巨婴用的语言，溢出、越界、CPU 的特性都开放给你，不懂搞出问题了是你自己的问题。
觉得 CPU 指令设计有问题可以去 intel/amd 门口举牌子。 从这个上面能总结出 XXX 的多少沾点智慧。 |
 |
8
FalconD 3 天前 via Android
这就是个定义问题，下面是 Haskell 标准库的结果：
quotRem 3 2 = (1, 1) quotRem 3 -2 = (-1, 1) quotRem -3 2 = (-1, -1) quotRem -3 -2 = (1, -1) divMod 3 2 = (1, 1) divMod 3 -2 = (-2, -1) divMod -3 2 = (-2, 1) divMod -3 -2 = (-2, -1) 和 LLM 的总结一致 rem: The result has the same sign as the dividend. mod: The result has the same sign as the divisor, or is zero |
|
10
FalconD 3 天前 via Android
在这种意义下 C 的行为没有问题 因为 -1/3 + -1%3 == -1
C 只是约定 / 代表 quotation, % 代表 reminder |
 |
11
zzzsy 3 天前 via Android
除法又不是只有欧几里得除法一种
|
 |
12
majula 3 天前  1
编程语言提供的基本数学运算是方便开发者编写程序的，而不是用来进行数学研究的。要想做后者，应当使用专门的软件（比如 Scilab ）
非得要求编程语言中的概念在数学上“正确”，无异于耍流氓 ---- 题外话，有“数学洁癖”的人最常吐槽的是众多编程语言的“变量”，完全跟数学上的“变量”是不同的东西 不过在这一点上 C 语言并没有中枪，因为 C 语言并没有“变量”这一概念（翻一翻标准手册，会发现 variable 这个词唯一出现在的地方是 VLA ） |
 |
13
angrylid 3 天前
无奖竞猜：有一种主流编程语言 0/0 不会抛出异常且可以得到合法返回值
|
 |
14
ZE3kr 3 天前
错的多了就成标准了。HTTP 里 referrer 错误拼写成了 referer ，但现在用的都是错误的拼写
|
 |
15
secondwtq 3 天前
这些语言的行为在它们自己的体系里是自洽的——比如 C 的浮点数转整数会直接把浮点部分切掉，而 C 的除法，商也是把浮点部分切掉，然后根据此算出余数。如果用传统香烟，啊不传统余数，那同时算出的商和余数会不满足 商*除数+余数=被除数 这一基本原则，这个问题显然更严重。
注意这个行为是 C99 之后才有的，之前没有定义，不过 C99 之前标准库里定义了 div() 函数，可以同时算出商和余数，是一直遵循这个行为的。主流实现比如 x86 的 idiv 指令应该一直都是这样。 C 标准库对浮点数还定义了 fmod() 和 remainder() 两个函数，两个采取了不同的定义，remainder() 函数对应的是 IEEE 754 标准定义的 remainder 操作。fmod() 函数我没有在标准里找到对应。 Python 虽然浮点强转整数也是切，但是貌似实际用得不多，默认的 / 不能整除时直接给浮点，// 和 % 也是一致的。 至于拿计算机语言强行追求贴合数学定义我觉得大可不必，光浮点数就很头疼。等下个 IEEE 754 标准更新之后，可能会有很多符合该标准的实现，但是可能大多数人不会用。 |
 |
16
coderluan 3 天前
作者说只有 python 是对的，其他语言是错的，从数学的角度我并不反对。
但是作者说其他编程语言是因为 C 语言这么做，所以才跟着这么做的。我感觉作者有点太不看不起其他编程语言了吧，那其他语言和 C 语言不一致情况怎么解释，其他语言这会又不怕了吗？这就是明显的拉踩行为啊。 |
 |
17
cooltechbs 3 天前
谈数学怎么能不提 Fortran ，Fortran 是怎么处理的（我真的不懂，真心发问）？
而其他语言“错”的根源肯定也不是 C ，而是汇编/机器码。这方面 ARM 、MIPS 又是怎么处理的？ |
 |
18
vvhy 3 天前
两种定义在数学上都是自洽的
|
|
19
secondwtq 3 天前 2
我记得这个问题我很久之前折腾过，不过具体怎样忘了（当时也没搞 Numerics ），我翻了一下记录，有这么一篇论文：
dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/128861.128862 The Euclidean Definition of the Functions div and mod 刚才搜到了这个 github.com/WebAssembly/design/issues/250 Semantics of signed integer divide and remainder · Issue #250 · WebAssembly/design · GitHub 根据这个 thread ，最早用 truncating division 的是 Fortran ，原因是早期机器上多不使用 2's complement 表示，truncating division 更好实现，C 出于和 Fortran 兼容的考虑，最后也用了 truncating division 。但是现在的 2's complement 表示上，Euclidean division 可能更好实现（见上面论文，另外两个都引用了 Guy Steele 的 Arithmetic Shifting Considered Harmful ，不过这个我还没看）。但是 truncating division 作为前 2's complement 时代的习惯保留下来了。 所以可能还真不是 C 带的头。至于是不是真的 Fortran 先干的我也不确定（ Fortran 66 标准里面我没找到，77 里面倒是有，不过那时候已经有原始的 C 了），但是考古只考到 C 大概是不合格的，就算暴论也没上面那个 thread 有活。 另外上面的“好实现”指得是用 ASR 操作来模拟，硬件除法器有自己的算法，我还没看过。 |
 |
20
geelaw 3 天前 3
C 语言规定 a / b 的值 q 是 a 除以 b 向零取整，而 a % b 是满足 a = qb + r （带余除法恒等式）惟一的 r 。
数论中常见的定义是 0 <= r < |b|，此时 q 的数值并不是 a 除以 b 向零取整，而是向下取整，比如 C 语言： -1 = 0*3 + (-1) 1 = 0*(-3) + 1 数论： -1 = (-1)*3 + 2 1 = (-1)*(-3) + 2 带余除法恒等式相当重要且自然，如果丧失它则扩展欧几里得算法 [给定 a, b 计算 x, y 使 ax+by=(a,b)] 会很难写对。以下三者不可兼得： 1. 带余除法恒等式 2. 对一切 a 不是 int 最小值且 b 不是 0 ，成立 -(a / b) == (-a) / b 且 -a / b == 0 - a / b ，即“向零取整” 3. a % b 永远是非负数 值得注意的是 Python 也没有完全采用数论中常见的定义，因为 Python 里 a % b 的符号是 0 或者和 b 相同（整数的情况），而不是永远非负。 C 和 Python 都不是“常见数论教材”纯粹的。数学上对余数的选择没有某种必然的对错，通常选 (-b, b) 里的任何数都不会导致常见的算法（如欧几里得算法）无法继续。 C 语言选择向零取整、保持带余除法恒等式，虽然 a % b 可能有负数，但是保证了 -a/b (-a)/b (0-a)/b -(a/b) 0-(a/b) 0-a/b 的计算结果都相同（假设 a 不是 int 最小值且 b 不是 0 ）。而在 Python 里面，对于整数 a,b ，表达式 -a//b (-a)//b (0-a)//b 和 -(a//b) 0-(a//b) 0-a//b 的两组结果分别相同，但组间可以不同，不同当且仅当 a/b 是负非整数。 |
 |
21
favourstreet 3 天前 via Android
兄弟们，还是看一看实部或者虚部有一个是浮点数∞的时候都复数乘法该怎么算吧，我支持单点紧化
|
 |
22
NessajCN 3 天前
定义问题
数学上你 7%3 == -2 也是对的，也就是个向左取还是向右取的选择 |
 |
24
laikick 3 天前
无所谓 PHP 会出手
|
 |
25
edwardzcn98 3 天前 1
应该只是定义不同，无关对错，哪里来的 python 精神可敬。。以下是 Lean 中求余的表达，官方也解释早期用 truncation-rounding 定义，后来用的 euclidean 定义。表达数学能力有差别，所以才改。
这篇文章解释了几种定义下的除法和求余 https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/128861.128862 ```lean4 -- default (guess using emod as default) #eval (-1: Int) % (3: Int) -- 2 #eval (1: Int) % (-3: Int) -- 1 -- using emod (euclidean division) #eval (-1: Int).emod (3 : Int) -- 2 #eval (1: Int).emod (-3 : Int) -- 1 -- using tmod (truncating division) #eval (-1 : Int).tmod (3 : Int) -- -1 #eval (-1 : Int).tmod (-3 : Int) -- -1 ``` |
|
26
edwardzcn98 3 天前
这个算是标答了。以及#19 提到了同样一篇文章
|
|
27
edwardzcn98 3 天前
|
|
28
edwardzcn98 3 天前
指#20 @geelaw
|
 |
29
paopjian 3 天前
这种拉一捧一的不是来秀优越性的么,计算机领域尊重数学某一学派就叫对,不遵守就叫错? 那看来编程语言有精度问题就可以说不配存在了
|
 |
32
cybort 3 天前 via Android
这个是和取整方法有关的，C 语言取的是向 0 取整的结果，你给出来的是向下取整的结果。如果-1/3+1/3 不等于 0 ，其实更反直觉。运算系统本来就是人为定义的，欧氏空间也不比其他空间跟高贵，关键是哪一种好用。
|
 |
33
Maboroshii 3 天前
说起来可能有点可笑，我长这么大还没用过负数取模...
|
 |
34
xuld 3 天前
并不是其他语言是错的，而是其他语言管 % 叫取模运算，这些语言规范中从没说 % 是取余运算。只不过取模运算在正数的时候，结果和取余是相同的。
|
 |
35
xuanbg 3 天前
我个人不太认可数学洁癖的说法，我认为除法向零取整才是符合直觉的。所以 C 的做法没错，Python 反倒是有点矫情了
|
 |
36
realpg 3 天前
|
 |
37
InkStone 3 天前
欧几里得除法是什么玩意儿，你是想说辗转相除法么？这只是一个算法而已，不是什么取模的定义。
事实上你在正经的数学文献里几乎不会看到取模运算这种东西，只有同余恒等式，没有取模运算。这跟编程里的概念是不一样的。 什么是同余恒等式？ 7 ≡ 17 （ mod 10 ），这才是数学的东西。 |
 |
38
NoOneNoBody 2 天前
一个是整除后，跟整除结果的距离。这里还有整除定义的问题，是除法结果的整数部分，还是除法结果向较小方向取整
一个是分段区间跟较小端的距离 # 这个才叫“余下”，其实在负数情况下，人类语义基本就没有“余下”概念了，而是叫“尚缺”，就是和分段区间较大端的距离 数学是脱离文字语言，对数字计算的归一处理，即使负数，也按相同的准则定义和计算。其中欧氏除法统一和较小端比较，或者说整除是除法结果取不大于该结果的最大整数 编程是定义整除为“除法结果的整数部分”，取模为“跟整除结果倍数的距离”，其中余数符号的意义是方向 它未必要向人类语义看齐，例如计数器下标从 0 开始，是不吻合人类理解的，就像公元一世纪，就是 01-100 年，没有公元零年或公元零世纪，想当年 1999~2000 跨年夜，一堆人庆祝“进入新世纪”就很好笑 所以，计算机求“余”的计算，要按实际需求重写算法，而不是单纯用某个表达式替代 |
 |
39
GuuJiang 2 天前 via iPhone
@InkStone 不了解的东西可以先去检索而不是直接断言，欧几里得除法是个专有概念，维基百科都能查到，另外 rust 语言里的各种数值类型都提供了内置的 div_euclid 和 rem_euclid 方法
|
 |
40
moxuze 2 天前
数组这个下标，只有 Lua 是对的。当初 Python 这个老师教错了，那么一大票学生也就只敢跟着老师错。只有 Lua 敢于站出来坚持正确答案。
|
|
44
FalconD 2 天前 via Android
|
 |
46
zeromake 2 天前
@moxuze lua 下标就是 1 开始，实际上没啥问题，问题在于写 lua 几乎不可能不使用 c 做扩展工作，然后就爽了一会在 c 里用下标 0 ，一会在 lua 里下标 1……
|
 |
47
tabc2tgacd 2 天前
感觉无需纠结这种问题，用什么语言就按什么语言的规矩来就行了。
|
 |
48
bluesenzhu 2 天前
@FalconD 确实维基百科写的很全面很详细
|
 |
49
namonai 1 天前
`%` 在 C 里面也叫取模运算，没人说过这是取余数
|
 |
50
Izual_Yang 1 天前
经典老番，数学也有自己的“负小数的整数部分”（高斯取整），但是很少有能解释清楚这样定义有何优点的
|
Select Language