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解決JavaScript數字精度丟失問題的方法

2019-11-20 11:05:42
字體:
來源:轉載
供稿:網友

本文分為三個部分

  • JS 數字精度丟失的一些典型問題
  • JS 數字精度丟失的原因
  • 解決方案(一個對象+一個函數)

一、JS數字精度丟失的一些典型問題

1. 兩個簡單的浮點數相加

0.1 + 0.2 != 0.3 // true

這真不是 Firebug 的問題,可以用alert試試 (哈哈開玩笑)。

看看Java的運算結果

再看看Python

2. 大整數運算

16位和17位數竟然相等,沒天理啊。

又如

var x = 9007199254740992x + 1 == x // ?

看結果

三觀又被顛覆了。

3. toFixed 不會四舍五入(Chrome)

線上曾經發生過 Chrome 中價格和其它瀏覽器不一致

二、JS 數字丟失精度的原因

計算機的二進制實現和位數限制有些數無法有限表示。就像一些無理數不能有限表示,如 圓周率 3.1415926...,1.3333... 等。JS 遵循 IEEE 754 規范,采用雙精度存儲(double precision),占用 64 bit。如圖

意義

  • 1位用來表示符號位
  • 11位用來表示指數
  • 52位表示尾數

浮點數,比如

0.1 >> 0.0001 1001 1001 1001…(1001無限循環)0.2 >> 0.0011 0011 0011 0011…(0011無限循環)

此時只能模仿十進制進行四舍五入了,但是二進制只有 0 和 1 兩個,于是變為 0 舍 1 入。這即是計算機中部分浮點數運算時出現誤差,丟失精度的根本原因。

大整數的精度丟失和浮點數本質上是一樣的,尾數位最大是52位,因此 JS 中能精準表示的最大整數是 Math.pow(2, 53),十進制即 9007199254740992。

大于 9007199254740992 的可能會丟失精度

9007199254740992  >> 10000000000000...000 // 共計 53 個 09007199254740992 + 1 >> 10000000000000...001 // 中間 52 個 09007199254740992 + 2 >> 10000000000000...010 // 中間 51 個 0

實際上

9007199254740992 + 1 // 丟失9007199254740992 + 2 // 未丟失9007199254740992 + 3 // 丟失9007199254740992 + 4 // 未丟失

結果如圖

以上,可以知道看似有窮的數字, 在計算機的二進制表示里卻是無窮的,由于存儲位數限制因此存在“舍去”,精度丟失就發生了。

三、解決方案

對于整數,前端出現問題的幾率可能比較低,畢竟很少有業務需要需要用到超大整數,只要運算結果不超過 Math.pow(2, 53) 就不會丟失精度。

對于小數,前端出現問題的幾率還是很多的,尤其在一些電商網站涉及到金額等數據。解決方式:把小數放到位整數(乘倍數),再縮小回原來倍數(除倍數)

// 0.1 + 0.2(0.1*10 + 0.2*10) / 10 == 0.3 // true

以下是我寫了一個對象,對小數的加減乘除運算丟失精度做了屏蔽。當然轉換后的整數依然不能超過 9007199254740992。

/** * floatObj 包含加減乘除四個方法,能確保浮點數運算不丟失精度 * * 我們知道計算機編程語言里浮點數計算會存在精度丟失問題(或稱舍入誤差),其根本原因是二進制和實現位數限制有些數無法有限表示 * 以下是十進制小數對應的二進制表示 *  0.1 >> 0.0001 1001 1001 1001…(1001無限循環) *  0.2 >> 0.0011 0011 0011 0011…(0011無限循環) * 計算機里每種數據類型的存儲是一個有限寬度,比如 JavaScript 使用 64 位存儲數字類型,因此超出的會舍去。舍去的部分就是精度丟失的部分。 * * ** method ** * add / subtract / multiply /divide * * ** explame ** * 0.1 + 0.2 == 0.30000000000000004 (多了 0.00000000000004) * 0.2 + 0.4 == 0.6000000000000001 (多了 0.0000000000001) * 19.9 * 100 == 1989.9999999999998 (少了 0.0000000000002) * * floatObj.add(0.1, 0.2) >> 0.3 * floatObj.multiply(19.9, 100) >> 1990 * */var floatObj = function() {  /*  * 判斷obj是否為一個整數  */ function isInteger(obj) {  return Math.floor(obj) === obj }  /*  * 將一個浮點數轉成整數,返回整數和倍數。如 3.14 >> 314,倍數是 100  * @param floatNum {number} 小數  * @return {object}  * {times:100, num: 314}  */ function toInteger(floatNum) {  var ret = {times: 0, num: 0}  if (isInteger(floatNum)) {   ret.num = floatNum   return ret  }  var strfi = floatNum + ''  var dotPos = strfi.indexOf('.')  var len = strfi.substr(dotPos+1).length  var times = Math.pow(10, len)  var intNum = parseInt(floatNum * times + 0.5, 10)  ret.times = times  ret.num = intNum  return ret }  /*  * 核心方法,實現加減乘除運算,確保不丟失精度  * 思路:把小數放大為整數(乘),進行算術運算,再縮小為小數(除)  *  * @param a {number} 運算數1  * @param b {number} 運算數2  * @param digits {number} 精度,保留的小數點數,比如 2, 即保留為兩位小數  * @param op {string} 運算類型,有加減乘除(add/subtract/multiply/divide)  *  */ function operation(a, b, digits, op) {  var o1 = toInteger(a)  var o2 = toInteger(b)  var max = o1.times > o2.times ? o1.times : o2.times  var result = null  switch (op) {   case 'add':    result = o1.num + o2.num    break   case 'subtract':    result = o1.num - o2.num    break   case 'multiply':    result = o1.num * o2.num    break   case 'divide':    result = o1.num / o2.num    break  }  return result / max }  // 加減乘除的四個接口 function add(a, b, digits) {  return operation(a, b, digits, 'add') } function subtract(a, b, digits) {  return operation(a, b, digits, 'subtract') } function multiply(a, b, digits) {  return operation(a, b, digits, 'multiply') } function divide(a, b, digits) {  return operation(a, b, digits, 'divide') }  // exports return {  add: add,  subtract: subtract,  multiply: multiply,  divide: divide } }();

toFixed的修復如下

// toFixed 修復function toFixed(num, s) { var times = Math.pow(10, s) var des = num * times + 0.5 des = parseInt(des, 10) / times return des + ''}

以上就是關于JavaScript數字精度丟失問題全部內容,對典型問題進行分析,分析數字精度丟失原因,還分享了解決方案,希望對大家的學習有所幫助。

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