系統講解 PHP 浮點數高精度運算
記錄下,工作中遇到的坑 ...
關於 PHP 浮點數運算,特別是金融行業、電子商務訂單管理、資料報表等相關業務,利用浮點數進行加減乘除時,稍不留神運算結果就會出現偏差,輕則損失幾十萬,重則會有信譽損失,甚至吃上官司,我們一定要引起高度重視!
浮點數運算的“鍋”
上面的結果,顯然不是我們想要的!
PHP 官方手冊解釋如下:
浮點數的精度有限。儘管取決於系統,PHP 通常使用 IEEE 754 雙精度格式,則由於取整而導致的最大相對誤差為 1.11e-16。非基本數學運算可能會給出更大誤差,並且要考慮到進行復合運算時的誤差傳遞。永遠不要相信浮點數結果精確到了最後一位,也永遠不要比較兩個浮點數是否相等。如果確實需要更高的精度,應該使用任意精度數學函式 或者gmp 函式 。
這裡的關鍵在於,浮點數的小數用二進位制的表示,轉換過程如下:
-
將小數乘以2,取整數部分表示第一位;
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將小數部分乘以2,取整數部分表示第二位;
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再將小數部分乘以2,取整數部分表示第三位;
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... 依次類推,直到小數部分為0;
例:0.58
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0.58 * 2 = 1.16 ---> 1
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0.16 * 2 = 0.32 ---> 0
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0.32 * 2 = 0.64 ---> 0
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0.64 * 2 = 1.28 ---> 1
-
0.28 * 2 = 0.56 ---> 0
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0.56 * 2 = 1.12 ---> 1
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0.12 * 2 = 0.24 ---> 0
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0.24 * 2 = 0.48 ---> 0
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0.48 * 2 = 0.96 ---> 0
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0.96 * 2 = 1.92 ---> 1
-
...
我們會得到一個無限迴圈的二進位制小數:
0.1001010001...
小數部分出現迴圈,有限的二進位制位無法準確的表示一個小數,這也就是小數運算出現誤差的原因。
接下來給大家介紹任意精度數學函式 。
任意精度數學函式
對於任意精度的數學,PHP 提供了支援用字串表示的任意大小和精度的數字的二進位制計算。
BCMath:BC 是 Binary Calculator 的縮寫。
官方手冊:http://php.net/manual/zh/book.bc.php
大家在使用前,請先確認是否已安裝 bcmath。
除了加減乘除,bcmath 還提供了以下方法:
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bccomp 比較兩個任意精度的數字
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bcmod 對一個任意精度數字取模
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bcpow 任意精度數字的乘方
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bcpowmod 高精度數字乘方求模
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bcscale 設定所有bc數學函式的預設小數點保留位數
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bcsqrt 任意精度數字的二次方根
常用數值處理方案
捨去法取整(向下取整)
進一法取整(向上取整)
普通四捨五入法
銀行家舍入法
四捨六入五考慮,五後非空就進一,五後為空看奇偶,五前為偶應捨去,五前為奇要進一。
保留兩位小數,例:
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1.2849 = 1.28 -> 四舍
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1.2866 = 1.29 -> 六入
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1.2851 = 1.29 -> 五後非空就進一
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1.2850 = 1.28 -> 五後為空看奇偶,五前為偶應捨去
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1.2750 = 1.28 -> 五後為空看奇偶,五前為奇要進一
實現程式碼如下:
更多 round 使用說明,請查閱官方手冊:
http://php.net/manual/zh/function.round.php
數值格式化(千位分組)
應用於金額的展示,比如我們經常會看的銀行卡餘額。
擴充套件
MySQL 浮點型欄位
在 MySQL 中,建立表字段時也有浮點數型別。
浮點數型別包括單精度浮點數(float)和雙精度浮點數(double)。
同理,不建議使用浮點數型別!!!
浮點數存在誤差,當我們使用精度敏感的資料時,應該使用定點數(decimal)進行儲存。
小結
通過浮點數精度的問題,瞭解到浮點數的小數用二進位制的表示。
分享了用PHP 任意精度數學函式 ,來進行高精度運算。
同時分享了常用數值處理方案,比如捨去法、進一法、四捨五入法、銀行家舍入法、數值格式化 等。
最後,通過 PHP 的 float 聯想到 MySQL 的 float。
以後,在使用浮點數運算的時候,一定要慎之又慎,細節決定成敗。