JavaScript基于IEEE-754标准存储数字,导致二进制表示小数时产生精度丢失。本文解析浮点数运算误差原理,提供通过toFixed和数学转换实现的加减乘除精确计算方案,帮助开发者避免常见的非Bug型浮点比较错误。
JavaScript浮点数精度原理
JavaScript 仅包含一种数字类型 Number,所有数值均遵循 IEEE-754 标准格式进行存储。浮点数精度问题并非 JavaScript 独有,其根本原因在于部分小数在二进制系统中具有无限位数的表示形式。
十进制与二进制转换示例如下:0.1 对应 0.0001 1001 1001...,0.2 对应 0.0011 0011 0011...,0.3 对应 0.0100 1100 1100...,0.4 对应 0.0110 0110 0110...,而 0.5 可精确表示为 0.1,0.6 对应 0.1001 1001 1001...。
因此,程序无法精确表示如 1.1 这样的数值,只能达到近似准确,这必然导致精度丢失,例如显示为 1.09999999999999999。
JavaScript 中的问题更为复杂,以下数据基于 Chrome 浏览器测试得出:
浮点数运算误差现象
console.log(1.0-0.9 == 0.1) //false
console.log(1.0-0.8 == 0.2) //false
console.log(1.0-0.7 == 0.3) //false
console.log(1.0-0.6 == 0.4) //true
console.log(1.0-0.5 == 0.5) //true
console.log(1.0-0.4 == 0.6) //true
console.log(1.0-0.3 == 0.7) //true
console.log(1.0-0.2 == 0.8) //true
console.log(1.0-0.1 == 0.9) //true
为避免此类非 Bug 型的浮点运算误差(如 1.0-0.9 不等于 0.1),目前常用一种解决方案:在判断浮点运算结果前,对计算结果进行精度缩小处理,因为在精度缩小过程中会自动执行四舍五入操作。
基于toFixed的精度调整方案
(1.0-0.9).toFixed(digits) // toFixed() 精度参数digits须在0与20之间
console.log(parseFloat((1.0-0.9).toFixed(10)) === 0.1) //true
console.log(parseFloat((1.0-0.8).toFixed(10)) === 0.2) //true
console.log(parseFloat((1.0-0.7).toFixed(10)) === 0.3) //true
console.log(parseFloat((11.0-11.8).toFixed(10)) === -0.8) //true
将该逻辑封装为一个方法:
//通过isEqual工具方法判断数值是否相等
function isEqual(number1, number2, digits){
digits = digits == undefined? 10: digits; // 默认精度为10
return number1.toFixed(digits) === number2.toFixed(digits);
}
console.log(isEqual(1.0-0.7, 0.3)); //true
//原型扩展方式,更喜欢面向对象的风格
Number.prototype.isEqual = function(number, digits){
digits = digits == undefined? 10: digits; // 默认精度为10
return this.toFixed(digits) === number.toFixed(digits);
}
console.log((1.0-0.7).isEqual(0.3)); //true
随后,测试浮点数的基本运算:
精确加减乘除函数实现
console.log(1.79+0.12) //1.9100000000000001
console.log(2.01-0.12) //1.8899999999999997
console.log(1.01*1.3) //1.3130000000000002
console.log(0.69/10) //0.06899999999999999
具体解决方案如下:
//加法函数,用来得到精确的加法结果
//说明:javascript的加法结果会有误差,在两个浮点数相加的时候会比较明显。这个函数返回较为精确的加法结果。
//调用:accAdd(arg1,arg2)
//返回值:arg1加上arg2的精确结果
function accAdd(arg1,arg2){
var r1,r2,m;
try{r1=arg1.toString().split(".")[1].length}catch(e){r1=0}
try{r2=arg2.toString().split(".")[1].length}catch(e){r2=0}
m=Math.pow(10,Math.max(r1,r2))
return (arg1*m+arg2*m)/m
}
//给Number类型增加一个add方法,调用起来更加方便。
Number.prototype.add = function (arg){
return accAdd(arg,this);
}
//减法函数,用来得到精确的减法结果
//说明:javascript的加法结果会有误差,在两个浮点数相加的时候会比较明显。这个函数返回较为精确的减法结果。
//调用:accSub(arg1,arg2)
//返回值:arg1减去arg2的精确结果
function accSub(arg1,arg2){
var r1,r2,m,n;
try{r1=arg1.toString().split(".")[1].length}catch(e){r1=0}
try{r2=arg2.toString().split(".")[1].length}catch(e){r2=0}
m=Math.pow(10,Math.max(r1,r2));
//last modify by deeka
//动态控制精度长度
n=(r1>=r2)?r1:r2;
return ((arg1*m-arg2*m)/m).toFixed(n);
}
//除法函数,用来得到精确的除法结果
//说明:javascript的除法结果会有误差,在两个浮点数相除的时候会比较明显。这个函数返回较为精确的除法结果。
//调用:accDiv(arg1,arg2)
//返回值:arg1除以arg2的精确结果
function accDiv(arg1,arg2){
var t1=0,t2=0,r1,r2;
try{t1=arg1.toString().split(".")[1].length}catch(e){}
try{t2=arg2.toString().split(".")[1].length}catch(e){}
with(Math){
r1=Number(arg1.toString().replace(".",""))
r2=Number(arg2.toString().replace(".",""))
return (r1/r2)*pow(10,t2-t1);
}
}
//给Number类型增加一个div方法,调用起来更加方便。
Number.prototype.div = function (arg){
return accDiv(this, arg);
}
//乘法函数,用来得到精确的乘法结果
//说明:javascript的乘法结果会有误差,在两个浮点数相乘的时候会比较明显。这个函数返回较为精确的乘法结果。
//调用:accMul(arg1,arg2)
//返回值:arg1乘以arg2的精确结果
function accMul(arg1,arg2) {
var m=0,s1=arg1.toString(),s2=arg2.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)
}
//给Number类型增加一个mul方法,调用起来更加方便。
Number.prototype.mul = function (arg){
return accMul(arg, this);
}
<br>//验证一下:
console.log(accAdd(1.79, 0.12)); //1.91
console.log(accSub(2.01, 0.12)); //1.89
console.log(accDiv(0.69, 10)); //0.069<br>console.log(accMul(1.01, 1.3)); //1.313
经过上述改造,可以安全地进行浮点数的加减乘除操作。以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持本站。