Rumah >hujung hadapan web >tutorial js >聊聊js的运算精度问题
都知道拿js去做运算肯定会遇到计算精准的问题(或称舍入误差),但是怎么避开这些坑,这里是我从网上整理的方案,欢迎探讨。
精准丢失的原因
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。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。
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)
解决方案
如需要更加复杂的计算类库,可以考虑 math.js等知名类库
浮点数(小数)
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)转换成整数后的运算结果 不能超过 Math.pow(2,53)
// 0.1 + 0.2 (0.1*10 + 0.2*10) / 10 == 0.3 // true
浮点精准运算
/** * floatObj 包含加减乘除四个方法,能确保浮点数运算不丢失精度 * * ** 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 } }();
使用方法:
floatTool.add(a,b);//相加 floatTool.subtract(a,b);//相减 floatTool.multiply(a,b);//相乘 floatTool.divide(a,b);//相除
超大整数
虽然运算结果不超过Math.pow(2,53)的整数(9007199254740992)也可以使用上面的方法,但是如果就是有超过的呢,实际场景中可能会是一些批次号、号段之类的需求,这里我也找到了一个解决方案,直接上代码。
在线运算:https://www.shen.ee/math.html
function compare(p, q) { while (p[0] === '0') { p = p.substr(1); } while (q[0] === '0') { q = q.substr(1); } if (p.length > q.length) { return 1; } else if (p.length < q.length) { return -1; } else { let i = 0; let a, b; while (1) { a = parseInt(p.charAt(i)); b = parseInt(q.charAt(i)); if (a > b) { return 1; } else if (a < b) { return -1; } else if (i === p.length - 1) { return 0; } i++; } } } function divide(A, B) { let result = []; let max = 9; let point = 5; let fill = 0; if (B.length - A.length > 0) { point += fill = B.length - A.length; } for (let i = 0; i < point; i++) { A += '0'; } let la = A.length; let lb = B.length; let b0 = parseInt(B.charAt(0)); let Adb = A.substr(0, lb); A = A.substr(lb); let temp, r; for (let j = 0; j < la - lb + 1; j++) { while (Adb[0] === '0') { Adb = Adb.substr(1); } if (Adb.length === lb) { max = Math.ceil((parseInt(Adb.charAt(0)) + 1) / b0); // 不可能取到这个最大值,1<= max <= 10 } else if (Adb.length > lb) { max = Math.ceil((parseInt(Adb.substr(0, 2)) + 1) / b0); } else { result.push(0); Adb += A[0]; A = A.substr(1); continue; } for (let i = max - 1; i >= 0; i--) { if (i === 0) { result.push(0); Adb += A[0]; A = A.substr(1); break; } else { temp = temp || multiply(B, i + ''); r = compare(temp, Adb); if (r === 0 || r === -1) { result.push(i); if (r) { Adb = reduce(Adb, temp); Adb += A[0]; } else { Adb = A[0]; } A = A.substr(1); break; } else { temp = reduce(temp, B); } } } temp = 0; } for (let i = 0; i < fill; i++) { result.unshift('0'); } result.splice(result.length - point, 0, '.'); if (!result[0] && result[1] !== '.') { result.shift(); } point = false; let position = result.indexOf('.'); for (let i = position + 1; i < result.length; i++) { if (result[i]) { point = true; break; } } if (!point) { result.splice(position); } result = result.join(''); return result; } function multiply(A, B) { let result = []; (A += ''), (B += ''); const l = -4; // 以支持百万位精确运算,但速度减半 let r1 = [], r2 = []; while (A !== '') { r1.unshift(parseInt(A.substr(l))); A = A.slice(0, l); } while (B !== '') { r2.unshift(parseInt(B.substr(l))); B = B.slice(0, l); } let index, value; for (let i = 0; i < r1.length; i++) { for (let j = 0; j < r2.length; j++) { value = 0; if (r1[i] && r2[j]) { value = r1[i] * r2[j]; } index = i + j; if (result[index]) { result[index] += value; } else { result[index] = value; } } } for (let i = result.length - 1; i > 0; i--) { result[i] += ''; if (result[i].length > -l) { result[i - 1] += parseInt(result[i].slice(0, l)); result[i] = result[i].substr(l); } while (result[i].length < -l) { result[i] = '0' + result[i]; } } if (result[0]) { result = result.join(''); } else { result = '0'; } return result; } function add(A, B) { let result = []; (A += ''), (B += ''); const l = -15; while (A !== '' && B !== '') { result.unshift(parseInt(A.substr(l)) + parseInt(B.substr(l))); A = A.slice(0, l); B = B.slice(0, l); } A += B; for (let i = result.length - 1; i > 0; i--) { result[i] += ''; if (result[i].length > -l) { result[i - 1] += 1; result[i] = result[i].substr(1); } else { while (result[i].length < -l) { result[i] = '0' + result[i]; } } } while (A && (result[0] + '').length > -l) { result[0] = (result[0] + '').substr(1); result.unshift(parseInt(A.substr(l)) + 1); A = A.slice(0, l); } if (A) { while ((result[0] + '').length < -l) { result[0] = '0' + result[0]; } result.unshift(A); } if (result[0]) { result = result.join(''); } else { result = '0'; } return result; } function reduce(A, B) { let result = []; (A += ''), (B += ''); while (A[0] === '0') { A = A.substr(1); } while (B[0] === '0') { B = B.substr(1); } const l = -15; let N = '1'; for (let i = 0; i < -l; i++) { N += '0'; } N = parseInt(N); while (A !== '' && B !== '') { result.unshift(parseInt(A.substr(l)) - parseInt(B.substr(l))); A = A.slice(0, l); B = B.slice(0, l); } if (A !== '' || B !== '') { let s = B === '' ? 1 : -1; A += B; while (A !== '') { result.unshift(s * parseInt(A.substr(l))); A = A.slice(0, l); } } while (result.length !== 0 && result[0] === 0) { result.shift(); } let s = ''; if (result.length === 0) { result = 0; } else if (result[0] < 0) { s = '-'; for (let i = result.length - 1; i > 0; i--) { if (result[i] > 0) { result[i] -= N; result[i - 1]++; } result[i] *= -1; result[i] += ''; while (result[i].length < -l) { result[i] = '0' + result[i]; } } result[0] *= -1; } else { for (let i = result.length - 1; i > 0; i--) { if (result[i] < 0) { result[i] += N; result[i - 1]--; } result[i] += ''; while (result[i].length < -l) { result[i] = '0' + result[i]; } } } if (result) { while ((result[0] = parseInt(result[0])) === 0) { result.shift(); } result = s + result.join(''); } return result; }
使用方法:不可使用负数,参数最好使用字符串
divide(A,B) // 除法 multiply(A,B) //乘法 add(A,B) //加法 reduce(A,B) //减法
toFixed 的修复
在Firefox / Chrome中,toFixed并不会对于最后一位是5的如愿以偿的进行四舍五入。
1.35.toFixed(1) // 1.4 正确 1.335.toFixed(2) // 1.33 错误 1.3335.toFixed(3) // 1.333 错误 1.33335.toFixed(4) // 1.3334 正确 1.333335.toFixed(5) // 1.33333 错误 1.3333335.toFixed(6) // 1.333333 错误
Firefox 和 Chrome的实现没有问题,根本原因还是计算机里浮点数精度丢失问题。
修复方式:
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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