JS浮點數精度運算
一般來講,我們在專案中必不可少的需要進行各種數值的計算,但是這種計算全部放在服務端會給伺服器帶來很大的壓力,所以勢必要客戶端來
分擔一些計算的壓力。
從客戶端來說,JavaScript是一門弱型別語言,對浮點數的精度並沒有做很好的限制,所以就會產生浮點數的誤差。
浮點數誤差產生的原因: 例: 0.1 + 0.2 =? 0.1 + 0.2 = 0.3? JS: console.log( 0.1+ 0.2)輸出為 0.30000000000000004。 是不是很奇葩其實對於浮點數的四則運算,幾乎所有的程式語言都會有類似精度誤差的問題,只不過在 C++/C#/Java 這些語言中已經封裝好了方法來避免精度的問題, 而 JavaScript 是一門弱型別的語言,從設計思想上就沒有對浮點數有個嚴格的資料型別,所以精度誤差的問題就顯得格外突出。
下面就分析下為什麼會有這個精度誤差,以及怎樣修復這個誤差。 首先,我們要站在計算機的角度思考 0.1 + 0.2 這個看似小兒科的問題。我們知道,能被計算機讀懂的是二進位制,而不是十進位制,所以我們先把 0.1 和 0.2 轉換成二進位制看看: 0.1 = 0.0001 1001 1001 1001(無限迴圈)0.2 = 0.0011 0011 0011 0011(無限迴圈)上面我們發現0.1和0.2轉化為二進位制之後,變成了一個無限迴圈的數字,這在現實生活中,
無限迴圈我們可以理解,但計算機是不允許無限迴圈的,對於無限迴圈的小數,計算機會進行舍入處理。進行雙精度浮點數的小數部分最多支援 52 位,所以兩者相加之後得到這麼一串 0.0100110011001100110011001100110011001100110011001100 因浮點數小數位的限制而截斷的二進位制數字, 這時候,我們再把它轉換為十進位制,就成了 0.30000000000000004。 知道了浮點數產生的原因了,那麼怎麼處理這個問題呢? 方法一:指定要保留的小數位數(0.1+0.2).toFixed(1) = 0.3;這個方法toFixed是進行四捨五入的也不是很精準,對於計算金額這種嚴謹的問題,不推薦使用, 而且不通瀏覽器對toFixed的計算結果也存在差異。 方法二:把需要計算的數字升級(乘以10的n次冪)成計算機能夠精確識別的整數,等計算完畢再降級(除以10的n次冪),這是大部分程式語言處理精度差異的通用方法。 //加法 Number.prototype.add = function(arg){ var r1,r2,m; try{r1=this.toString().split(".")[1].length}catch(e){r1=0} try{r2=arg.toString().split(".")[1].length}catch(e){r2=0} m=Math.pow(10,Math.max(r1,r2)) return (this*m+arg*m)/m } //減法
Number.prototype.sub = function (arg){ return this.add(-arg); }
//乘法
Number.prototype.mul = function (arg) {
var m=0,s1=this.toString(),s2=arg.toString();
try{m+=s1.split(".")[1].length}catch(e){}
try{m+=s2.split(".")[1].length}catch(e){}
return Number(s1.replace(".",""))*Number(s2.replace(".",""))/Math.pow(10,m) }
//除法
Number.prototype.div = function (arg){ var t1=0,t2=0,r1,r2; try{t1=this.toString().split(".")[1].length}catch(e){} try{t2=arg.toString().split(".")[1].length}catch(e){} with(Math){ r1=Number(this.toString().replace(".","")) r2=Number(arg.toString().replace(".","")) return (r1/r2)*pow(10,t2-t1); } } /* * 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: 1, 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} 運算型別,有加減乘除(add/subtract/multiply/divide) * */ function operation(a, b, digits, op) { var o1 = toInteger(a) var o2 = toInteger(b) var n1 = o1.num var n2 = o2.num var t1 = o1.times var t2 = o2.times var max = t1 > t2 ? t1 : t2 var result = null switch (op) { case 'add': if (t1 === t2) { // 兩個小數位數相同 result = n1 + n2 } else if (t1 > t2) { // o1 小數位 大於 o2 result = n1 + n2 * (t1 / t2) } else { // o1 小數位 小於 o2 result = n1 * (t2 / t1) + n2 } return result / max case 'subtract': if (t1 === t2) { result = n1 - n2 } else if (t1 > t2) { result = n1 - n2 * (t1 / t2) } else { result = n1 * (t2 / t1) - n2 } return result / max case 'multiply': result = (n1 * n2) / (t1 * t2) return result case 'divide': result = (n1 / n2) * (t2 / t1) return result } }
// 加減乘除的四個介面 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 + ''}