NaNとは？意味をわかりやすく簡単に解説

公開：2024年9月24日更新：2024年9月24日

NaNとは
NaNの検出と処理方法
JavaScriptでのNaN判定
PythonにおけるNaNの扱い
C++でのNaN処理テクニック

NaNとは

NaNはプログラミングにおいて「Not a Number」の略称で、数値ではない値を表現する方法です。浮動小数点演算で無効な操作や未定義の結果が生じた際に発生し、エラーハンドリングに重要な役割を果たしています。

NaNは数学的な演算結果が定義されていない場合や無限大同士の演算、0で割り算を行った場合などに現れることがあります。プログラミング言語やハードウェアの仕様により扱いが異なる場合もあるため、注意が必要です。

NaNの特徴として、ほかの値との比較演算では常にfalseを返すことが挙げられます。これはNaN自体が特定の数値を持たないため、他の値との大小関係が定義できないことが理由です。そのためNaNの判定には、専用の関数を使用することが推奨されています。

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NaNの検出と処理方法

NaNの検出と処理方法に関して、以下3つを簡単に解説します。

JavaScriptでのNaN判定
PythonにおけるNaNの扱い
C++でのNaN処理テクニック

JavaScriptでのNaN判定

JavaScriptでNaNを判定する際はグローバル関数のisNaN()や、Number.isNaN()を使用します。これらの関数は引数がNaNかどうかを判定し、真偽値を返却します。isNaN()は引数を数値に変換してから判定を行うため、幅広い値に対応できます。

console.log(isNaN(NaN));            // true
console.log(isNaN('Hello'));        // true
console.log(Number.isNaN(NaN));    // true
console.log(Number.isNaN('Hello')); // false

Number.isNaN()は厳密にNaNのみを判定するため、文字列などの非数値は falseを返します。この違いを理解して適切な関数を選択することが重要です。両関数の特性を把握することで、より正確なNaN判定が可能です。

NaNの生成方法として数学的に未定義な演算や、数値に変換できない文字列の演算などがあります。たとえば0/0やMath.sqrt(-1)、parseInt('abc')などの操作でNaNが生成されることがあります。

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PythonにおけるNaNの扱い

PythonでNaNを扱う場合、主にmathモジュールやnumpyライブラリを使用します。math.isnan()関数を使用してNaNの判定を行うことができ、より高度な数値計算にはnumpyのnp.isnan()が便利です。

import math
import numpy as np

print(math.isnan(float('nan')))  # True
print(np.isnan(np.nan))           # True
print(math.isnan(1.0))            # False

PythonでNaNを生成する方法にはfloat('nan')やmath.nan、np.nanなどがあります。これらの方法を使い分けることでさまざまな状況に対応できます。また、NaNの演算結果は常にNaNになるという特性を理解しておくことも重要です。

PythonのNaN処理ではtry-except文を使用し、エラーハンドリングを行うことも有効です。たとえばfloat()関数で文字列を数値に変換する際にNaNが発生する可能性がある場合、例外処理を行うことで適切に対応できます。

C++でのNaN処理テクニック

C++でNaNを扱う際はヘッダーに定義されている関数を使用します。std::isnan()関数を用いてNaNの判定を行えるため、より詳細な浮動小数点の状態確認にはstd::fpclassify()関数が有用です。

#include 
#include 

int main() {
    double nan = std::nan("1");
    std::cout << std::isnan(nan) << std::endl; // 1 (true)
    std::cout << std::isnan(1.0) << std::endl;  // 0 (false)
    return 0;
}

C++でNaNを生成するにはstd::nan()関数や特定の演算操作を利用します。たとえば0.0/0.0やstd::sqrt(-1.0)などの操作でもNaNが生成されます。これらの方法を状況に応じて適切に選択することが重要です。

C++11以降ではヘッダーに定義されているstd::numeric_limits::quiet_NaN()を使用してNaNを生成することも可能。この方法は型安全性が高く、さまざまな浮動小数点型に対応できるため柔軟性のある実装を実現できます。

※上記コンテンツの内容やソースコードはAIで確認・デバッグしておりますが、間違いやエラー、脆弱性などがある場合は、コメントよりご報告いただけますと幸いです。