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詳談javascript精度問題與調(diào)整

2024-05-06 16:38:21
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供稿:網(wǎng)友

一個經(jīng)典的問題:

0.1+0.2==0.3

答案是:false

因為:0.1+0.2=0.30000000000000004

 

第一次看到這個結(jié)果就是無比驚訝,下巴碰到地上,得深入了解下問題出在哪里,該怎么去調(diào)整。

 

產(chǎn)生問題的原因

在JS中數(shù)值類型就只有number類型,沒有int,float,double之分,number類型實際上存儲的就是IEEE754標(biāo)準(zhǔn)的浮點數(shù),計算規(guī)則也是。

在表達(dá)式計算前,先要按照標(biāo)準(zhǔn)將兩個數(shù)轉(zhuǎn)成浮點數(shù)。

 

IEEE 754規(guī)定:

1.32位的浮點數(shù)(單精度),最高的1位是符號位S,接著的8位是指數(shù)E,剩下的23位為有效數(shù)字M。

浮點數(shù)的表現(xiàn)形式:

x=(-1)^S*m*2^(e+127)

m=1.M

E=e+127

2.64位的浮點數(shù)(雙精度),最高的1位是符號位S,接著的11位是指數(shù)E,剩下的52位為有效數(shù)字M。

浮點數(shù)的表現(xiàn)形式:

x=(-1)^S*m*2^(e+1023)

m=1.M

E=e+1023

 

我們就按照雙精度浮點數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)一下看看。

首先按照規(guī)則將0.1轉(zhuǎn)成二進(jìn)制的浮點數(shù)。

0.1*2=0.2 //00.2*2=0.4 //000.4*2=0.8 //0000.8*2=1.6 //00010.6*2=1.2 //000110.2*2=0.4 //0001100.4*2=0.8 //00011000.8*2=1.6 //000110010.6*2=1.2 //0001100110.2*2=0.4 //00011001100.4*2=0.8 //000110011000.8*2=1.6 //0001100110010.6*2=1.2 //00011001100110.2*2=0.4 //000110011001100.4*2=0.8 //0001100110011000.8*2=1.6 //00011001100110010.6*2=1.2 //00011001100110011//省略

在轉(zhuǎn)換中,會發(fā)現(xiàn)小數(shù)位的二進(jìn)制值在不停的重復(fù),轉(zhuǎn)換沒完沒了了,因為乘不盡啊,不是10的倍數(shù)。

轉(zhuǎn)換也不可能一直重復(fù)下去,按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格化的要求湊滿。

轉(zhuǎn)換結(jié)果:

0.00011001100110011001100110011001100110011001100110011001

精度問題產(chǎn)生的第一個原因就在這里誕生了,按照標(biāo)準(zhǔn)算出來的二進(jìn)制浮點數(shù)并不能都精確的表示一個小數(shù),只是無限近似,0.5可以,因為5是10的倍數(shù),轉(zhuǎn)出來的小數(shù)位二進(jìn)制不會重復(fù)。

 

我們看看再轉(zhuǎn)回小數(shù)會怎么樣,按照公式寫成:

0*2^-1 + 0*2^-2 + 0*2^-3 + 1*2^-4 + 1*2^-5 + 0*2^-6 + 0*2^-7 + 1*2^-8 + 1*2^-9 + 0*2^-10 + 0*2^-11 + 1*2^-12 + 1*2^-13 + 0*2^-14 + 0*2^-15 + 1*2^-16 + 1*2^-17 + 0*2^-18 + 0*2^-19 + 1*2^-20 + 1*2^-21 + 0*2^-22 + 0*2^-23 + 1*2^-24 + 1*2^-25 + 0*2^-26 + 0*2^-27 + 1*2^-28 + 1*2^-29 + 0*2^-30 + 0*2^-31 + 1*2^-32 + 1*2^-33 + 0*2^-34 + 0*2^-35 + 1*2^-36 + 1*2^-37 + 0*2^-38 + 0*2^-39 + 1*2^-40 + 1*2^-41 + 0*2^-42 + 0*2^-43 + 1*2^-44 + 1*2^-45 + 0*2^-46 + 0*2^-47 + 1*2^-48 + 1*2^-49 + 0*2^-50 + 0*2^-51 + 1*2^-52 + 1*2^-53 + 0*2^-54 + 0*2^-55 + 1*2^-56

計算結(jié)果:

0.09999999999999999167332731531133

精度就在這里丟了一次。就是轉(zhuǎn)換成小數(shù)位的二進(jìn)制的時候。

 

按照表現(xiàn)形式的要求,要寫成x=(-1)^s*m*2^(e+1023),m=1.M的格式,按照要求尾數(shù)m的左邊最高位總是1,所以要上面小數(shù)二進(jìn)制結(jié)果的小數(shù)點進(jìn)行移動

移動前:

0.00011001100110011001100110011001100110011001100110011001

移動后:

1.1001100110011001100110011001100110011001100110011001*2^-4

小數(shù)點右邊選取要求的52位,上面的結(jié)果因為是提前算好,所以就省略了截取工作。

因為小數(shù)點最左側(cè)的最高位總是1,所以它是不用存儲的,那么雖然存儲的是52位,但實際上可以表示53位的浮點數(shù)。

S=0,E=-4+1023=1019,m=1.M=1.1001100110011001100110011001100110011001100110011001,M=1001100110011001100110011001100110011001100110011001

浮點數(shù)表示:

x=-1^0*1.1001100110011001100110011001100110011001100110011001*2^1019

浮點數(shù)存儲值(最高的1位是符號位S,接著的11位是指數(shù)E,剩下的52位為有效數(shù)字M):

0 ?001111111011? 1001100110011001100110011001100110011001100110011001

 

同理0.2的IEEE754的轉(zhuǎn)換后的結(jié)果:

浮點數(shù)表示:

-1^0*1.1001100110011001100110011001100110011001100110011001*2^1020

浮點數(shù)存儲值(最高的1位是符號位S,接著的11位是指數(shù)E,剩下的52位為有效數(shù)字M):

0 ?001111111100? 1001100110011001100110011001100110011001100110011001

 

接下來,按照IEEE754的加法規(guī)則,運算過程為:

1.0操作數(shù)的檢查。

2.比較階碼大小并對階。

3.尾數(shù)進(jìn)行加法運算。

4.結(jié)果規(guī)格化。

5.舍入處理。

6.溢出處理。

 

按照計算過程,結(jié)果規(guī)格化、舍入處理、溢出處理都會遭成精度問題。

總結(jié)來看,造成精度問題的環(huán)節(jié):

1.小數(shù)向二進(jìn)制轉(zhuǎn)換。

2.運算過程中的規(guī)格化,舍入、溢出處理。

 

精度調(diào)整

兩種方法可以進(jìn)行調(diào)整。

1.使用toFixed函數(shù)對小數(shù)位進(jìn)行四舍五入。

但是其返回值是字符串,其參數(shù)是0 ~ 20之間的值,需要注意。

(0.1+0.2).toFixed(1) // '0.3'

2.無小數(shù)運算,運算結(jié)果附上小數(shù)點

使用該方法,要注意因為要變成整數(shù)再計算,對于一個小數(shù)點后位數(shù)很多的數(shù)來運算的時候,要注意溢出。

//加function add(arg1,arg2){  var digits1,digits2,maxDigits;  try{digits1=arg1.toString().split(".")[1].length}catch(e){digits1=0}  try{digits2=arg2.toString().split(".")[1].length}catch(e){digits2=0}  maxDigits=Math.pow(10,Math.max(digits1,digits2))  return (arg1*maxDigits+arg2*maxDigits)/maxDigits }  //減function sub(arg1,arg2){  var digits1,digits2,maxDigits;  try{digits1=arg1.toString().split(".")[1].length}catch(e){digits1=0}  try{digits2=arg2.toString().split(".")[1].length}catch(e){digits2=0}  maxDigits=Math.pow(10,Math.max(digits1,digits2));  return (arg1*maxDigits-arg2*maxDigits)/maxDigits; } //乘function mul(arg1,arg2) {  var digits=0,s1=arg1.toString(),s2=arg2.toString();  try{digits+=s1.split(".")[1].length}catch(e){}  try{digits+=s2.split(".")[1].length}catch(e){} return Number(s1.replace(".",""))*Number(s2.replace(".",""))/Math.pow(10,digits); }//除function div(arg1,arg2){  var int1=0,int2=0,digits1,digits2;  try{digits1=arg1.toString().split(".")[1].length}catch(e){digits1=0}  try{digits2=arg2.toString().split(".")[1].length}catch(e){digits2=0}   int1=Number(arg1.toString().replace(".",""))  int2=Number(arg2.toString().replace(".",""))  return (int1/int2)*Math.pow(10,digits2-digits1); }

以上這篇詳談javascript精度問題與調(diào)整就是小編分享給大家的全部內(nèi)容了,希望能給大家一個參考,也希望大家多多支持VeVb武林網(wǎng)。


注:相關(guān)教程知識閱讀請移步到JavaScript/Ajax教程頻道。
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