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javascript解决小数的加减乘除精度丢失的方案

2019-11-20 09:50:56
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来源:转载
供稿:网友

原因:js按照2进制来处理小数的加减乘除,在arg1的基础上 将arg2的精度进行扩展或逆扩展匹配,所以会出现如下情况.

javascript(js)的小数点加减乘除问题,是一个js的bug如0.3*1 = 0.2999999999等,下面列出可以完美求出相应精度的四种js算法

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 accMul((r1/r2),pow(10,t2-t1));  }  }  //乘法  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)  } //加法 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 } //减法 function Subtr(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));  n=(r1>=r2)?r1:r2;  return ((arg1*m-arg2*m)/m).toFixed(n); } 

下面我们来具体分析洗在JavaScript中关于数字精度的丢失问题

一、JS数字精度丢失的一些典型问题

1. 两个简单的浮点数相加

0.1 + 0.2 != 0.3 // true

Firebug

这真不是 Firebug 的问题,可以用alert试试 (哈哈开玩笑)。

看看Java的运算结果

再看看Python

2. 大整数运算

9999999999999999 == 10000000000000001 // ?

Firebug

16位和17位数竟然相等,没天理啊。

又如

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

看结果

三观又被颠覆了。

3. toFixed 不会四舍五入(Chrome)

1.335.toFixed(2) // 1.33

Firebug

线上曾经发生过 Chrome 中价格和其它浏览器不一致,正是因为 toFixed 兼容性问题导致

二、JS 数字丢失精度的原因

计算机的二进制实现和位数限制有些数无法有限表示。就像一些无理数不能有限表示,如 圆周率 3.1415926...,1.3333... 等。JS 遵循 IEEE 754 规范,采用双精度存储(double precision),占用 64 bit。如图

意义

  1. 1位用来表示符号位
  2. 11位用来表示指数
  3. 52位表示尾数

浮点数,比如

0.1 >> 0.0001 1001 1001 1001…(1001无限循环)0.2 >> 0.0011 0011 0011 0011…(0011无限循环)

此时只能模仿十进制进行四舍五入了,但是二进制只有 0 和 1 两个,于是变为 0 舍 1 入。这即是计算机中部分浮点数运算时出现误差,丢失精度的根本原因。

大整数的精度丢失和浮点数本质上是一样的,尾数位最大是 52 位,因此 JS 中能精准表示的最大整数是 Math.pow(2, 53),十进制即 9007199254740992。

大于 9007199254740992 的可能会丢失精度

9007199254740992   >> 10000000000000...000 // 共计 53 个 09007199254740992 + 1 >> 10000000000000...001 // 中间 52 个 09007199254740992 + 2 >> 10000000000000...010 // 中间 51 个 0

实际上

9007199254740992 + 1 // 丢失9007199254740992 + 2 // 未丢失9007199254740992 + 3 // 丢失9007199254740992 + 4 // 未丢失

结果如图

以上,可以知道看似有穷的数字, 在计算机的二进制表示里却是无穷的,由于存储位数限制因此存在“舍去”,精度丢失就发生了。

想了解更深入的分析可以看这篇论文(又长又臭):What Every Computer Scientist Should Know About Floating-Point Arithmetic

三、解决方案

对于整数,前端出现问题的几率可能比较低,毕竟很少有业务需要需要用到超大整数,只要运算结果不超过 Math.pow(2, 53) 就不会丢失精度。

对于小数,前端出现问题的几率还是很多的,尤其在一些电商网站涉及到金额等数据。解决方式:把小数放到位整数(乘倍数),再缩小回原来倍数(除倍数)

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

以下是我写了一个对象,对小数的加减乘除运算丢失精度做了屏蔽。当然转换后的整数依然不能超过 9007199254740992。

/** * floatObj 包含加减乘除四个方法,能确保浮点数运算不丢失精度 * * 我们知道计算机编程语言里浮点数计算会存在精度丢失问题(或称舍入误差),其根本原因是二进制和实现位数限制有些数无法有限表示 * 以下是十进制小数对应的二进制表示 *      0.1 >> 0.0001 1001 1001 1001…(1001无限循环) *      0.2 >> 0.0011 0011 0011 0011…(0011无限循环) * 计算机里每种数据类型的存储是一个有限宽度,比如 JavaScript 使用 64 位存储数字类型,因此超出的会舍去。舍去的部分就是精度丢失的部分。 * * ** 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() {        /*     * 判断obj是否为一个整数     */    function isInteger(obj) {        return Math.floor(obj) === obj    }        /*     * 将一个浮点数转成整数,返回整数和倍数。如 3.14 >> 314,倍数是 100     * @param floatNum {number} 小数     * @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,实现加减乘除运算,确保不丢失精度     * 思路:把小数放大为整数(乘),进行算术运算,再缩小为小数(除)     *     * @param a {number} 运算数1     * @param b {number} 运算数2     * @param digits {number} 精度,保留的小数点数,比如 2, 即保留为两位小数     * @param op {string} 运算类型,有加减乘除(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) { // 两个小数位数相同                    result = n1 + n2                } else if (t1 > t2) { // o1 小数位 大于 o2                    result = n1 + n2 * (t1 / t2)                } else { // o1 小数位 小于 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        }    }        // 加减乘除的四个接口    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的修复如下

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