浅谈JavaScript浮点数及其运算

原文:浅谈JavaScript浮点数及其运算

    JavaScript 只有一种数字类型 Number，而且在Javascript中所有的数字都是以IEEE-754标准格式表示的。浮点数的精度问题不是JavaScript特有的，因为有些小数以二进制表示位数是无穷的。

十进制           二进制
    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，其程序实际上无法真正的表示 ‘1.1'，而只能做到一定程度上的准确，这是无法避免的精度丢失：1.09999999999999999

在JavaScript中问题还要复杂些，这里只给一些在Chrome中测试数据：

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

那如何来避免这类 1.0-0.9 != 0.1 的非bug型问题发生呢？下面给出一种目前用的比较多的解决方案, 在判断浮点运算结果前对计算结果进行精度缩小，因为在精度缩小的过程总会自动四舍五入:

(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

写成一个方法：

//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

　接下来，再来试试浮点数的运算，

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

解决方案：

//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);
}

//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
console.log(accMul(1.01, 1.3));   //1.313　　

改造之后，可以愉快地进行浮点数加减乘除操作了~