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Escrevendo um pequeno programa em Rust, notei que os resultados do operador % são diferentes do que obtenho no Python para números negativos. Por exemplo, em Python -4 % 26 retorna 22, mas em Rust:

fn main() {
    println!("{}", (-4 % 26));
}

Retorna -4!

Eu olhei a documentação dos operadores de Rust e, ao que parece, o operador % é de remainder mesmo, assim como no Python.

Por que a diferença?

P.S: Para contexto, nessa parte do código estou forçando o número de interesse a ter um valor entre 0 e 25. No Python a estratégia de usar o remainder funciona, mas no Rust, não.

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  • 1
    A lógica do Python está explicada aqui. No Rust eu não sei, mas me parece seguir a mesma ideia do JavaScript. Lembrando que remainder e módulo são 2 conceitos diferentes, e para números positivos costumam se confundir pois os resultados são iguais (muitas linguagens, inclusive, também confundem os nomes, dizem que implementam um quando na verdade é outro). Outro link relacionado: pt.stackoverflow.com/q/446169/112052
    – hkotsubo
    Commented 30/06/2021 às 17:13
  • 2
    A diferença é que, em Python, o % não é remainder, mas sim modulo. Em Rust, o % é, de fato, remainder. As definições de mod e rem são diferentes, de modo que surge essa discrepância. Commented 30/06/2021 às 17:54
  • 1
    Obrigado pelos esclarecimentos, pessoal. Para quem vir parar aqui pelo mesmo motivo, saiba que é possível obter o módulo no Rust usando (-4).rem_euclid(26)
    – Lucas
    Commented 30/06/2021 às 18:25

1 Resposta 1

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A premissa básica é que, embora o símbolo seja o mesmo, o significado pode ser diferente.

Operador Linguagem Semântica
% Rust Remainder
% Python Modulus

Essa diferença ocorre entre várias outras linguagens de programação também. Há linguagens que optam por nomes como rem e mod, o que remove a ambiguidade trazida pelo %.

Existem várias formas de se definir a “Operação Módulo” em computadores. A diferença surge ao realizar a computação do quociente. As duas mais comuns são:

mod(a, b) = a - b * floor(a / b)
rem(a, b) = a - b * trunc(a / b)

Perceba que o mod irá arredondar o resultado da divisão para baixo. O rem, contudo, arredonda o número tendendo ao zero. Veja a diferença entre números negativos e positivos em 1.5 e -1.5:

 floor(1.5) =  1, trunc( 1.5) =  1
floor(-1.5) = -2, trunc(-1.5) = -1

Então, no caso de um dos dois argumentos fornecidos for menor que zero, essas definições abrem margem para diferença entre seus respectivos resultados.

Definição matemática

A Wikipedia define “Operação Módulo“ assim:

Dados dois números positivos, a e n, a modulo n é o resto da divisão Euclidiana de a por n, onde a é o dividendo e n o divisor.

Quando exatamente um de a ou n é negativo, a definição naïve falha e as linguagens de programação diferem na forma como esses valores são definidos.

Matematicamente, o resultado da operação módulo é uma classe de equivalência e qualquer membro dessa classe pode ser escolhido como representante. Comumente, contudo, o menor resto positivo é escolhido.

Como outras convenções de como escolher esse representante são possíveis, surge a diferença no momento de se implementar um algoritmo para determinar o resto da divisão Euclidiana. E esse algoritmo irá depender da linguagem de programação, já que não há consenso — todos são válidos de acordo com a identidade matemática. Tanto mod como rem são válidos, embora produzam resultados diferentes.

Veja todas as variações aqui e as implementações mais comuns por linguagem de programação.

Diferenças em aplicações

Pode-se entender mod como uma operação que mapeia um número qualquer a um conjunto bem definido de valores. Veja a aplicação x mod 3 para x de -5 até 5:

-5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5       (valores de x)
 1,  2,  0,  1,  2, 0, 1, 2, 0, 1, 2       (resultados para `x mod 3`)

Veja que o resultado é cíclico e encontra-se no conjunto inteiro [0, 3[.

Contudo, ao utilizar rem, temos um resultado diferente:

-5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5       (valores de x)
-2, -1,  0, -2, -1, 0, 1, 2, 0, 1, 2       (resultados para `x rem 3`)

Veja que, para rem, o conjunto de resultados possíveis depende do sinal dos operandos, o que remove o “rigor cíclico” que existe em mod.

A maioria das linguagens oferecem tanto rem quanto mod (não necessariamente com esses nomes), já que, como os resultados variam, o uso também pode ser impactado. Em algumas situações, somente mod se encaixa. Em outras, somente rem resolverá. Quando os operandos passados tiverem, garantidamente, o mesmo sinal, não há diferença.

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