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PHP浮點(diǎn)運(yùn)算結(jié)果出現(xiàn)誤差原因分析及解決方案

系統(tǒng) 2324 0

如下:

      float a = 0.65f;
float b = 0.6f;
float c = a - b;
    

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此時(shí)c為多少?

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0.05?錯(cuò)誤!

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此時(shí)c為0.0499999523!

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為什么?

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其根本原因是計(jì)算機(jī)所使用二進(jìn)制01代碼無法準(zhǔn)確表示某些帶小數(shù)位的十進(jìn)制數(shù)據(jù)。

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下面我們來分析下:

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我們知道將一個(gè)十進(jìn)制數(shù)值轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)值,需要通過下面的計(jì)算方法:

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1. 整數(shù)部分:連續(xù)用該整數(shù)除以2,取余數(shù),然后商再除以2,直到商等于0為止。然后把得到的各個(gè)余數(shù)按相反的順序排列。簡稱"除2取余法"。

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2. 小數(shù)部分:十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù),采用"乘2取整,順序排列"法。用2乘以十進(jìn)制小數(shù),將得到的整數(shù)部分取出,再用2乘余下的小數(shù)部分,然后再將積 的整數(shù)部分取出,如此進(jìn)行,直到積中的小數(shù)部分為0或者達(dá)到所要求的精度為止。然后把取出的整數(shù)部分按順序排列起來,即先取出的整數(shù)部分作為二進(jìn)制小數(shù)的 高位,后取出的整數(shù)部分作為低位有效位。簡稱"乘2取整法"。

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3. 含有小數(shù)的十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制,整數(shù)、小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換,然后相加。

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例如:將十進(jìn)制數(shù)值25.75轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)值,步驟如下:

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25(整數(shù)部分)

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25/2=12......1

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12/2=6.......0

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6/2=3......0

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3/2=1......1

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1/2=0......1

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(25) 10=(11001) 2

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0.75(小數(shù)部分)

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0.75*2=1.5......1

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0.5*2=1......1

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(0.75) 10=(0.11) 2

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(25.75) 10=(11001) 2+(0.11) 2=(11001.11) 2

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按照上述方法,我們將0.65及0.6轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼:

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(0.65)10 = (0.101001100110011001100110011001100110011......)2

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(0.6) 10 = (0.10011001100110011001100110011001100110011......)2

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后面的省略號(hào)表示已經(jīng)算不完了,后面在無限重復(fù) 0011 這段二進(jìn)制數(shù)值。

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文章開始部分,我們用的float類型,下面我們來看看float類型是否能存儲(chǔ)上面轉(zhuǎn)換出的二進(jìn)制代碼。

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目前計(jì)算機(jī)上存儲(chǔ)浮點(diǎn)數(shù)值是按照IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會(huì))754浮點(diǎn)存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)來存儲(chǔ)的。

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IEEE單精度浮點(diǎn)格式共32位,包含三個(gè)構(gòu)成字段:23位小數(shù)f,8位偏置指數(shù)e,1位符號(hào)s。將這些字段連續(xù)存放在一個(gè)32位字里,并對(duì)其進(jìn)行編碼。其中0:22位包含23位的小數(shù)f; 23:30位包含8位指數(shù)e;第31位包含符號(hào)s。如下圖所示:
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也就是說上面將0.65及0.5轉(zhuǎn)換出的二進(jìn)制代碼,我們只能存儲(chǔ)23位,即使數(shù)據(jù)類型為double,也只能存儲(chǔ)52位,這樣大家便能看出問題出現(xiàn)的原因了。

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截取的二進(jìn)制代碼已無法正確表示0.65及0.5,根據(jù)這個(gè)二進(jìn)制代碼肯定無法正確得到結(jié)果0.05。

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如何解決這個(gè)問題?知道其根本原因后,我們知道是無法從根本上解決這個(gè)問題的,但我們可以有一些曲線救國的方法,下面列舉幾個(gè):

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1. 因?yàn)槎M(jìn)制數(shù)值可以準(zhǔn)確表示整數(shù)(可以使用整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制方法驗(yàn)證下),所以可以將小數(shù)乘以10或100等變成整數(shù),然后做運(yùn)算,最后再通過除以10或100等獲得結(jié)果;

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2. 通過截取結(jié)果的有效小數(shù)位數(shù)等,來取得最好的近似結(jié)果,然后在做處理。

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3. 對(duì)于可以用有限長度的二進(jìn)制數(shù)值表示的十進(jìn)制數(shù)值,可以使用存儲(chǔ)位數(shù)大于其長度的數(shù)據(jù)類型。

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解決方案正在補(bǔ)充中……,若各位有什么好的方法也可以提出來!

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以上解決方案需要按照使用的實(shí)際情況來決定使用哪種方法。

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來源: http://www.2cto.com/kf/201007/52889.html

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