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MySQL 5.1提供了对精度数学的支持,也就是说,数值处理功能,它能给出极其精确的结果,并能对无效值进行高度控制。精度数学基于下述两种特性:
· SQL模式,控制服务器接受或拒绝无效值的严格程度(请参见5.3.2节,“SQL服务器模式”)。
· 用于定点算法的MySQL库。
对于数值操作,这些特性具有数种隐含意义:
· 精确计算:对于准确值数值,计算不会引入浮点错误。相反,将使用准确的精度。例如,对于数值.0001,会将其当作准确值予以处理,而不是近似值,将其加10000次可获得准确的结果1,而不是近似于1的值。
· 定义良好的四舍五入特性:对于准确值数值,ROUND()的结果取决于其参量,而不是环境因素,如底层C库的工作方式等。
· 平台无关性:对准确数值的操作在不同平台上(如Unix和Windows)是相同的。
· 对无效值处理的控制:能够检测到溢出和除0情况,并会将其当作错误加以处理。例如,能够将对于某列来说过大的值当作错误对待,而不是对该值进行截短使之位于列数据类型的范围内。同样,也会将除0当作错误,而不是会获得NULL结果的操作。至于选择那种方式,它是由系统变量sql_mode的设置决定的(请参见5.3.2节,“SQL服务器模式”)。
这类特性的一个重要结果是,MySQL 5.1提供了与标准SQL的高度兼容性。
在下面的讨论中,介绍了精度数学的数种工作方式(包括与早期应用程序的可能的不兼容性)。在最后,给出了一些示例,演示了MySQL 5.1是如何精确处理数值操作的。
对于准确值操作,精度数学的范围包括准确值的数据类型(DECIMAL和整数类型)以及准确值数值文字。对于近似值数据类型和数值文字,仍会将其当作浮点数值予以处理。
准确值数值文字具有整数部分和小数部分,或两者。它们可以是有符号的。例如:1、.2、3.4、-5、-6.78、+9.10。
近似值数值文字采用科学计数法表示,包含尾数和指数。任意部分或两者均可以是带符号的。例如,1.2E3、1.2E-3、-1.2E3、-1.2E-3。
对于看上去类似的数值,不需要均为准确值或近似值。例如,2.34是准确值(定点)数值,而2.34E0是近似值(浮点)数值。
DECIMAL数据类型是定点类型,其计算是准确的。在MySQL中,DECIMAL类型有多个同义词:NUMERIC、DEC、FIXED。整数类型也是准确值类型。
FLOAT和DOUBLE数据类型是浮点类型,其计算是近似的。在MySQL中,与FLOAT或DOUBLE同义的类型是DOUBLE PRECISION和REAL。
本节讨论了MySQL 5.1中DECIMAL数据类型(以及其同义类型)的特性,尤其是下述方面:
· 数字的最大数。
· 存储格式。
· 存储要求。
· 对DECIMAL列上界 的非标准MySQL扩展。
在本节中,对于为较早MySQL版本编写的应用程序,在相应的地方指出了可能的不兼容性。
DECIMAL列的声明语法是DECIMAL(M,D)。在MySQL 5.1中,参量的取值范围如下:
· M是数字的最大数(精度)。其范围为1~65(在较旧的MySQL版本中,允许的范围是1~254)。
· D是小数点右侧数字的数目(标度)。其范围是0~30,但不得超过M。
对于M,最大值65意味着,对DECIMAL值的计算能精确到65位数字。这种65位数字的精度限制也适用于准确值数值文字,因此,这类文字值的最大范围不同于以前的范围(在较早的MySQL版本中,十进制值能达到254位。不过,采用的是浮点计算,因而是近似计算而不是准确计算)。
在MySQL 5.1中,采用二进制格式保存DECIMAL列的值,将9个十进制数字打包在4字节中。对于每个值的整数部分和小数部分,其存储要求是分别确定的。每9个数字需要4字节,任何剩余的数字将占用4字节的一部分。例如,DECIMAL(18,9)列在小数点的每一侧均有9位数字,因此,整数部分和小数部分均需要4字节。DECIMAL(20,10)列在小数点的每一侧均有10位数字。对于每一部分,9位数字需要4字节,剩余的1位数字需要1字节。
在下表中,给出了关于剩余数字的存储要求:
剩余的数字 |
字节数 |
0 |
0 |
1 |
1 |
2 |
1 |
3 |
2 |
4 |
2 |
5 |
3 |
6 |
3 |
7 |
4 |
8 |
4 |
9 |
4 |
与某些较早的MySQL版本不同,在MySQL 5.1中,DECIMAL列不保存前导“+”字符或前导“0”数字。如果将+0003.1插入DECIMAL(5,1)列,将保存为3.1。为了适应该变化,必须更改依赖于早期行为的应用程序。
在MySQL 5.1中,DECIMAL列不允许保存大于列定义中隐含范围的值。例如,DECIMAL(3,0)列支持的范围为-999~999。对于DECIMAL(M,D)列,小数点左侧最多允许M –D位数字(它与依赖于早期MySQL版本的应用程序不兼容,允许保存额外数字代替“+”号)。
SQL标准要求,NUMERIC(M,D)的精度必须准确为M位数字。对于DECIMAL(M,D),标准要求的精度至少为M位数字,但允许更多。在MySQL中,DECIMAL(M,D)和NUMERIC(M,D)是相同的,两者的精度均准确为M位数字。
对于依赖DECIMAL数据类型早期处理方式的应用程序,关于移植这类应用程序的更多信息,请参见MySQL 5.0参考手册。
对于精度数学,只要可能,就会使用给定的准确值数值。例如,在比较中所用的数值与给定的值准确相同,无任何变化。在严格的SQL模式下,对于插入具有准确数据类型(DECIMAL或整数)的列的INSERT操作,如果值在列的允许范围内,将插入具有准确值的数值。检索时,所获得的值与插入的值应是相同(如果未采用严格模式,允许INSERT执行截短操作)。
对数值表达式的处理取决于表达式包含的值的类型:
· 如果存在任何近似值,表达式也是近似的,并将使用浮点算法进行评估。
· 如果不存在近似值,表达式仅包含准确值。如果任一准确值包含小数部分(小数点后面的值),将使用DECIMAL准确算法来计算表达式,其精度为65位数字。术语“准确”受二进制表述方面的限制。例如,1.0/3.0在十进制表述中可近似为.333...,但并不是准确数值,因此(1.0/3.0)*3.0不会被计算为准确的1.0。
· 另外,表达式仅包含整数值。表达式是准确的,并将使用整数算法进行计算,其精度与BIGINT的相同(64比特)。
如果数值表达式包含任何字符串,会将其转换为双精度浮点值,表达式是近似的。
数值列中的插入操作受SQL模式的影响,它是由sql_mode系统变量控制的(请参见1.8.2节,“选择SQL模式”)。下面介绍了严格模式(由STRICT_ALL_TABLES或STRICT_TRANS_TABLES模式值选择)和RROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO。要想打开所有限制,可简单地使用TRADITIONAL模式,它包含严格模式和ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO:
mysql> SET SQL_MODE='TRADITIONAL';
如果将数值插入具有准确类型的列(DECIMAL或整数),如果值在列允许的范围内,将以准确值形式插入数值。
如果数值在其小数部分有过多位,将执行四舍五入操作并给出告警。关于四舍五入的具体介绍,请参见四舍五入一节。
如果数值在其整数部分有过多位,数值过大,并将按下述方式处理:
· 如果未启用严格模式,该数值将被截短为最近的合法值,并发出警告。
· 如果启用了严格模式,将给出溢出错误。
不检测下溢,因而下溢处理是不确定的。
默认情况下,除0操作会导致NULL结果,不产生告警。启用了ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO SQL模式后,MySQL会以不同方式处理除0问题:
· 如果未启用严格模式,发出警告。
· 如果启用了严格模式,将禁止包含除0操作的插入和更新,并给出错误。
换句话讲,对于包含执行除0操作的表达式的插入和更新,将被当作错误对待,但除了严格模式外还需要ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO。
假定下述语句:
INSERT INTO t SET i = 1/0;
对于严格模式和ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO模式的组合,情况如下:
sql_mode值 |
结果 |
'' (Default) |
无告警,无错误:i被设置为NULL。 |
strict |
无告警,无错误:i被设置为NULL。 |
ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO |
告警,无错误:i被设置为NULL。 |
strict,ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO |
错误条件,不插入任何行。 |
将字符串插入数值列时,如果字符串具有非数值内容,将按下述方式将字符串转换为数值:
· 对于未以数值开始的字符串,在严格模式下,不能将其作为数值使用,并会产生错误,在其他情况下,给出警告。包括空字符串。
· 对于以数值开始的字符串,可以进行转换,但尾随的非数值部分将被截去。在严格模式下会导致错误,在其他情况下,给出警告。
本节讨论了精度数学的四舍五入特性,ROUND()函数,以及插入DECIMAL列时的四舍五入特性。
ROUND()函数的行为取决于其参量是准确的还是近似的:
· 对于准确值数值,ROUND()采用“半值向上舍入”规则:如果小数部分的值为.5或更大,如果是正数,向上取下一个整数,如果是负数,向下取下一个整数(换句话讲,以0为界限执行舍入)。如果小数部分的值小于.5,如果是正数,向下取下一个整数,如果是负数,向上取下一个整数。
· 对于近似值数值,结果取决于C库函数。在很多系统上,它意味着ROUND()将使用“舍入至最近的偶数”规则:具有任何小数部分的值均将被舍入为最近的偶数。
在下面的示例中,介绍了舍入操作对准确值和近似值的不同处理方式:
mysql> SELECT ROUND(2.5), ROUND(25E-1);
+------------+--------------+
| ROUND(2.5) | ROUND(25E-1) |
+------------+--------------+
| 3 | 2 |
+------------+--------------+
对于向DECIMAL列的插入操作,目标是准确的数据类型,无论要插入的值是准确的还是近似的,将采用“半值向上舍入”规则:
mysql> CREATE TABLE t (d DECIMAL(10,0)); Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> INSERT INTO t VALUES(2.5),(2.5E0); Query OK, 2 rows affected, 2 warnings (0.00 sec) Records: 2 Duplicates: 0 Warnings: 2 mysql> SELECT d FROM t; +------+ | d | +------+ | 3 | | 3 | +------+
本节给出了一些示例,介绍了MySQL 5.1中的精度数学查询结果。
示例1。可能时,将使用给定的准确值:
mysql> SELECT .1 + .2 = .3;
+--------------+
| .1 + .2 = .3 |
+--------------+
| 1 |
+--------------+
但是,对于浮点值,结果是不准确的:
mysql> SELECT .1E0 + .2E0 = .3E0;
+--------------------+
| .1E0 + .2E0 = .3E0 |
+--------------------+
| 0 |
+--------------------+
查看准确值和近似值处理差异的另一个方法是,增加1个小的数值,并多次累加。请考虑下述存储程序,它将.0001加到变量上1000次。
CREATE PROCEDURE p ()
BEGIN
DECLARE i INT DEFAULT 0;
DECLARE d DECIMAL(10,4) DEFAULT 0;
DECLARE f FLOAT DEFAULT 0;
WHILE i < 10000 DO
SET d = d + .0001;
SET f = f + .0001E0;
SET i = i + 1;
END WHILE;
SELECT d, f;
END;
从逻辑上讲,d和f的合计应为1,但仅对decimal计算来说是这样。浮点计算会引入小的误差:
+--------+------------------+
| d | f |
+--------+------------------+
| 1.0000 | 0.99999999999991 |
+--------+------------------+
示例2。乘法是按照标准SQL所要求的标度执行。也就是说,对于具有标度S1和S2的两个数值X1和X2,结果的标度为S1 + S2:
mysql> SELECT .01 * .01;
+-----------+
| .01 * .01 |
+-----------+
| 0.0001 |
+-----------+
示例3:四舍五入定义良好:
在MySQL 5.1中,四舍五入操作(例如,使用ROUND()函数)独立于底层C库函数的实施,这意味着,在不同平台上结果是一致的。
在MySQL 5.1中,对于DECIMAL列和准确值数值,采用了“半值向上舍入”规则。对于小数部分等于或大于0.5的值,以0为分界舍入至最近的整数,如下所示:
mysql> SELECT ROUND(2.5), ROUND(-2.5);
+------------+-------------+
| ROUND(2.5) | ROUND(-2.5) |
+------------+-------------+
| 3 | -3 |
+------------+-------------+
但是,对于浮点值的舍入采用C库,在很多系统上,使用“舍入至最近的偶数”规则。在这类系统上,具有任何小数部分的值均将被舍入为最近的偶数:
mysql> SELECT ROUND(2.5E0), ROUND(-2.5E0);
+--------------+---------------+
| ROUND(2.5E0) | ROUND(-2.5E0) |
+--------------+---------------+
| 2 | -2 |
+--------------+---------------+
示例4。在严格模式下,插入过大的值会导致溢出和错误,而不是截短至合法值。
当MySQL未运行在严格模式下时,将截短至合法值:
mysql> SET SQL_MODE='';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> CREATE TABLE t (i TINYINT);
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> INSERT INTO t SET i = 128;
Query OK, 1 row affected, 1 warning (0.01 sec)
mysql> SELECT i FROM t;
+------+
| i |
+------+
| 127 |
+------+
1 row in set (0.00 sec)
但是,如果严格模式起作用,将出现溢出状况:
mysql> SET SQL_MODE='TRADITIONAL';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> CREATE TABLE t (i TINYINT);
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
mysql> SET sql_mode='STRICT_ALL_TABLES';
Query OK, 0 rows affected (0.10 sec)
mysql> INSERT INTO t SET i = 128;
ERROR 1264 (22003): Out of range value adjusted for column 'i' at row 1
mysql> SELECT i FROM t;
Empty set (0.00 sec)
示例5。在严格模式下并具有ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO设置时,除0会导致错误,而不是产生NULL结果。
在非严格模式下,除0将得出NULL结果:
mysql> SET SQL_MODE='';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> CREATE TABLE t (i TINYINT);
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
mysql> INSERT INTO t SET i = 1 / 0;
Query OK, 1 row affected (0.06 sec)
mysql> SELECT i FROM t;
+------+
| i |
+------+
| NULL |
+------+
1 row in set (0.01 sec)
但是,如果恰当的SQL模式处于有效状态,除0将导致错误:
mysql> SET SQL_MODE='TRADITIONAL';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> CREATE TABLE t (i TINYINT);
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> SET sql_mode='STRICT_ALL_TABLES,ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> INSERT INTO t SET i = 1 / 0;
ERROR 1365 (22012): Division by 0
mysql> SELECT i FROM t;
Empty set (0.01 sec)
示例6。在MySQL 4中(引入精度数学之前),准确值和近似值文字均会被转换为双精度浮点值:
mysql> SELECT VERSION();
+-----------------+
| VERSION() |
+-----------------+
| 4.0.25-standard |
+-----------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> CREATE TABLE t SELECT 2.5 AS a, 25E-1 AS b;
mysql> DESCRIBE t;
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
| Field | Type | Null | Key | Default | Extra |
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
| a | double(3,1) | | | 0.0 | |
| b | double | | | 0 | |
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
在MySQL 5.1中,近似值文字仍会被转换为浮点值,但准确值文字将被当作DECIMAL处理:
mysql> SELECT VERSION();
+-----------------+
| VERSION() |
+-----------------+
| 5.1.2-alpha-log |
+-----------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> CREATE TABLE t SELECT 2.5 AS a, 25E-1 AS b;
mysql> DESCRIBE t;
+-------+--------------+------+-----+---------+-------+
| Field | Type | Null | Key | Default | Extra |
+-------+--------------+------+-----+---------+-------+
| a | decimal(2,1) | NO | | 0.0 | |
| b | double | NO | | 0 | |
+-------+--------------+------+-----+---------+-------+
示例7。如果聚合函数的参量是准确的数值类型,其结果也是准确的数值类型,标度至少为参量的标度。
考虑下述语句:
mysql> CREATE TABLE t (i INT, d DECIMAL, f FLOAT);
mysql> INSERT INTO t VALUES(1,1,1);
mysql> CREATE TABLE y SELECT AVG(i), AVG(d), AVG(f) FROM t;
在MySQL 4.0或4.1(在MySQL中引入精度数学之前)中的结果:
mysql> DESCRIBE y;
+--------+--------------+------+-----+---------+-------+
| Field | Type | Null | Key | Default | Extra |
+--------+--------------+------+-----+---------+-------+
| AVG(i) | double(17,4) | YES | | NULL | |
| AVG(d) | double(17,4) | YES | | NULL | |
| AVG(f) | double | YES | | NULL | |
+--------+--------------+------+-----+---------+-------+
无论参量类型是什么,结果为double。
在MySQL 5.1中的结果:
mysql> DESCRIBE y;
+--------+---------------+------+-----+---------+-------+
| Field | Type | Null | Key | Default | Extra |
+--------+---------------+------+-----+---------+-------+
| AVG(i) | decimal(14,4) | YES | | NULL | |
| AVG(d) | decimal(14,4) | YES | | NULL | |
| AVG(f) | double | YES | | NULL | |
+--------+---------------+------+-----+---------+-------+
仅对浮点参量,其结果为double。对于准确类型参量,结果也为准确类型。
这是MySQL参考手册的翻译版本,关于MySQL参考手册,请访问dev.mysql.com。原始参考手册为英文版,与英文版参考手册相比,本翻译版可能不是最新的。