JavaScript 浮點數及運算精度調整總結

theWalker發表於2015-12-02

JavaScript 只有一種數字型別 Number,而且在Javascript中所有的數字都是以IEEE-754標準格式表示的。浮點數的精度問題不是JavaScript特有的,因為有些小數以二進位制表示位數是無窮的

十進位制       二進位制
0.1              0.0001 1001 1001 1001 …
0.2              0.0011 0011 0011 0011 …
0.3              0.0100 1100 1100 1100 …
0.4              0.0110 0110 0110 0110 …
0.5              0.1
0.6              0.1001 1001 1001 1001 …

所以比如 1.1,其程式實際上無法真正的表示 ‘1.1′,而只能做到一定程度上的準確,這是無法避免的精度丟失:1.09999999999999999

在JavaScript中問題還要複雜些,這裡只給一些在Chrome中測試資料:

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

那如何來避免這類 1.0-0.9 != 0.1 的非bug型問題發生呢?下面給出一種目前用的比較多的解決方案, 在判斷浮點運算結果前對計算結果進行精度縮小,因為在精度縮小的過程總會自動四捨五入:

(1.0-0.9).toFixed(digits)  // toFixed() 精度引數digits須在0與20之間
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

寫成一個方法:

//通過isEqual工具方法判斷數值是否相等
function isEqual(number1, number2, digits){
  digits = digits == undefined? 10: digits; // 預設精度為10
  return number1.toFixed(digits) === number2.toFixed(digits);
}
console.log(isEqual(1.0-0.7, 0.3));  //true
//原型擴充套件方式,更喜歡物件導向的風格
Number.prototype.isEqual = function(number, digits){
  digits = digits == undefined? 10: digits; // 預設精度為10
  return this.toFixed(digits) === number.toFixed(digits);
}
console.log((1.0-0.7).isEqual(0.3)); //true

接下來,再來試試浮點數的運算,

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

解決方案:

//加法函式,用來得到精確的加法結果
//說明:javascript的加法結果會有誤差,在兩個浮點數相加的時候會比較明顯。這個函式返回較為精確的加法結果。
//呼叫:accAdd(arg1,arg2)
//返回值:arg1加上arg2的精確結果
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
}
//給Number型別增加一個add方法,呼叫起來更加方便。
Number.prototype.add = function (arg){
  return accAdd(arg,this);
}

//減法函式,用來得到精確的減法結果
//說明:javascript的加法結果會有誤差,在兩個浮點數相加的時候會比較明顯。這個函式返回較為精確的減法結果。
//呼叫:accSub(arg1,arg2)
//返回值:arg1減去arg2的精確結果
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
  //動態控制精度長度
  n=(r1>=r2)?r1:r2;
  return ((arg1*m-arg2*m)/m).toFixed(n);
}

//除法函式,用來得到精確的除法結果
//說明:javascript的除法結果會有誤差,在兩個浮點數相除的時候會比較明顯。這個函式返回較為精確的除法結果。
//呼叫:accDiv(arg1,arg2)
//返回值:arg1除以arg2的精確結果
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);
  }
}
//給Number型別增加一個div方法,呼叫起來更加方便。
Number.prototype.div = function (arg){
  return accDiv(this, arg);
}

//乘法函式,用來得到精確的乘法結果
//說明:javascript的乘法結果會有誤差,在兩個浮點數相乘的時候會比較明顯。這個函式返回較為精確的乘法結果。
//呼叫:accMul(arg1,arg2)
//返回值:arg1乘以arg2的精確結果
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)
}
//給Number型別增加一個mul方法,呼叫起來更加方便。
Number.prototype.mul = function (arg){
  return accMul(arg, this);
}
<br>//驗證一下:
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

改造之後,可以愉快地進行浮點數加減乘除操作了~

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