Python NumPyのfinfo()メソッドでfloat型のマシン制限情報を取得する方法

Python NumPyでは、numpy.finfo()メソッドを使用することで、float型が扱えるマシン制限情報（表現可能な最小値や最大値など）を簡単に取得できます。第一引数には、情報を取得したい浮動小数点データ型（np.float16、np.float32、np.float64など）を指定します。

finfoオブジェクトが持つ主な属性は以下のとおりです。

• min：指定したdtypeで表現できる最小値
• max：指定したdtypeで表現できる最大値

手順

まず、必要なライブラリをインポートします。

import numpy as np

float16型の確認

a = np.finfo(np.float16)
print("Minimum of float16 type...\n", a.min)
print("Maximum of float16 type...\n", a.max)

float32型の確認

b = np.finfo(np.float32)
print("\nMinimum of float32 type...\n", b.min)
print("Maximum of float32 type...\n", b.max)

float64型の確認

c = np.finfo(np.float64)
print("\nMinimum of float64 type...\n", c.min)
print("Maximum of float64 type...\n", c.max)

完全なコード例

import numpy as np

# float型のマシン制限情報を取得するには、numpy.finfo()メソッドを使用する
# 第一引数には、情報を取得したい浮動小数点データ型を指定する

# float16型の確認
# minは指定したdtypeの最小値、maxは最大値を表す
a = np.finfo(np.float16)
print("Minimum of float16 type...\n", a.min)
print("Maximum of float16 type...\n", a.max)

# float32型の確認
b = np.finfo(np.float32)
print("\nMinimum of float32 type...\n", b.min)
print("Maximum of float32 type...\n", b.max)

# float64型の確認
c = np.finfo(np.float64)
print("\nMinimum of float64 type...\n", c.min)
print("Maximum of float64 type...\n", c.max)

出力結果

Minimum of float16 type...
-65500.0
Maximum of float16 type...
65500.0

Minimum of float32 type...
-3.4028235e+38
Maximum of float32 type...
3.4028235e+38

Minimum of float64 type...
-1.7976931348623157e+308
Maximum of float64 type...
1.7976931348623157e+308

補足：その他の便利な属性

finfoオブジェクトには、minやmax以外にも有用な属性が用意されています。たとえばeps（マシンイプシロン）は、1.0とそれより大きい次の表現可能な値との差を示し、浮動小数点演算の精度評価に役立ちます。またnexp（指数部のビット数）やnmant（仮数部のビット数）を参照すれば、各データ型の内部構造も把握できます。

このように、numpy.finfo()を活用することで、使用している環境における浮動小数点型の性能限界を事前に把握でき、数値計算におけるオーバーフローや精度低下の防止につながります。