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浮点数表示背后的奥秘

floating-accuracy precision decimal floating-point swift

Robert · 技术社区 · 6 年前

“为什么一个浮点数在JSON中表示正确(如我所料),而另一个没有…”

在本例中,从字符串到十进制再到数字的JSON的转换:“98.39”从人类的角度来看是完全可以预测的,但是数字:“98.40”看起来并不漂亮。。。

我的问题是,有人能给我解释一下吗, 为什么从字符串到十进制的转换对一个浮点数有效,而对另一个浮点数无效。

字符串->。。。基于二进制的转换…->到Double对于这两种情况具有不同的精度。

我的游乐场代码:

struct Price: Encodable {
    let amount: Decimal
}

func printJSON(from string: String) {
    let decimal = Decimal(string: string)!
    let price = Price(amount: decimal)

    //Encode Person Struct as Data
    let encodedData = try? JSONEncoder().encode(price)

    //Create JSON
    var json: Any?
    if let data = encodedData {
        json = try? JSONSerialization.jsonObject(with: data, options: [])
    }

    //Print JSON Object
    if let json = json {
        print("Person JSON:\n" + String(describing: json) + "\n")
    }
}

let stringPriceOK =     "98.39"
let stringPriceNotOK =  "98.40"
let stringPriceNotOK2 = "98.99"

printJSON(from: stringPriceOK)
printJSON(from: stringPriceNotOK)
printJSON(from: stringPriceNotOK2)
/*
 ------------------------------------------------
 // OUTPUT:
 Person JSON:
 {
 amount = "98.39";
 }

 Person JSON:
 {
 amount = "98.40000000000001";
 }

 Person JSON:
 {
 amount = "98.98999999999999";
 }
 ------------------------------------------------
 */

“98.39”->十进制->字符串-结果为 "98.39" 同样的转换链: "98.40000000000001"

非常感谢所有的回复!

3 回复 | 直到 6 年前

rob mayoff 4 年前

这纯粹是 NSNumber 打印本身。

JSONSerialization NSDictionary , NSArray NSString , 数字对象 "amount" 钥匙, 将其解析为 double 把它包起来 .

description 方法打印自身。

返回的对象是一个 . String(describing:) 转换 字典 到 String 通过发送 描述 字典 工具 描述 描述 它的每个键和值,包括 数字对象 的值 “金额”

这个实施 描述 格式a 双重的 printf 说明符 %0.16g . (我用拆卸器检查了一下)关于 g

最接近98.39的双精度是98.3900 0000 0005 6843 4188 6080 8014 8696 8994 1406 25。所以呢 %0.16克 将其格式化为 %0.14f (为什么是14,而不是16,请参见标准),这给出了 "98.39000000000000" ,然后去掉后面的零,给出 "98.39"

最接近98.40的双精度是98.4000 0000 00056 8434 1886 0808 0148 6968 9941 4062 5。所以呢将其格式化为 %0.14华氏度 "98.40000000000001" (因为四舍五入),并且没有要切掉的尾随零。

所以当你打印 JSONSerialization.jsonObject(with:options:) ,98.40的小数位数很多,但98.39的小数位数只有两个。

如果您从JSON对象中提取金额并将其转换为Swift的本机 Double 键入,然后打印 双倍 双倍 实现一个更智能的格式化算法,打印最短的字符串,在解析时生成完全相同的字符串 双倍 .

import Foundation

struct Price: Encodable {
    let amount: Decimal
}

func printJSON(from string: String) {
    let decimal = Decimal(string: string)!
    let price = Price(amount: decimal)

    let data = try! JSONEncoder().encode(price)
    let jsonString = String(data: data, encoding: .utf8)!
    let jso = try! JSONSerialization.jsonObject(with: data, options: []) as! [String: Any]
    let nsNumber = jso["amount"] as! NSNumber
    let double = jso["amount"] as! Double

    print("""
    Original string: \(string)
        json: \(jsonString)
        jso: \(jso)
        amount as NSNumber: \(nsNumber)
        amount as Double: \(double)

    """)
}

printJSON(from: "98.39")
printJSON(from: "98.40")
printJSON(from: "98.99")

结果:

Original string: 98.39
    json: {"amount":98.39}
    jso: ["amount": 98.39]
    amount as NSNumber: 98.39
    amount as Double: 98.39

Original string: 98.40
    json: {"amount":98.4}
    jso: ["amount": 98.40000000000001]
    amount as NSNumber: 98.40000000000001
    amount as Double: 98.4

Original string: 98.99
    json: {"amount":98.99}
    jso: ["amount": 98.98999999999999]
    amount as NSNumber: 98.98999999999999
    amount as Double: 98.99

请注意,实际的JSON(在标记为 json: )还有雨燕 双倍 -[NSNumber description] jso: 和 amount as NSNumber: )对某些值使用额外的数字。

Simon Byrne 6 年前

尤其是最近的 double (IEEE二进制64)值为98.40时为98.400000000000005684843418860880801486968994140625,四舍五入到16位有效数字时为98.40000000000001。

为什么是16个重要数字?这是个好问题,因为16位有效数字不足以唯一地标识所有浮点值,例如。 0.056183066649934776 和 0.05618306664993478 与16位有效数字相同,但对应不同的值。奇怪的是你的代码现在打印出来了

["amount": 0.056183066649934998]

对于两者来说,这是17个重要的数字,但实际上是一个完全不同的数字 units in the last place . 我不知道那里发生了什么。

https://www.exploringbinary.com/number-of-digits-required-for-round-trip-conversions/ 有关二进制-十进制转换所需位数的详细信息。

old_timer 6 年前

#include <stdio.h>
int main ( void )
{
    float f;
    double d;

    f=98.39F;
    d=98.39;

    printf("%f\n",f);
    printf("%lf\n",d);
    return(1);
}
98.389999
98.390000

正如西蒙指出的,这根本不是一个谜。这就是电脑的工作原理,你用一台2进制的机器来做10进制的事情。就像1/3是一个非常简单的数字,但在十进制中它是0.3333。永远,不准确,也不漂亮,但在基地3它会像0.1漂亮和干净的东西。例如,以10为基数的数字与以21/10为基数的数字不匹配。

float fun0 ( void )
{
    return(98.39F);
}
double fun1 ( void )
{
    return(98.39);
}
00000000 <fun0>:
   0:   e59f0000    ldr r0, [pc]    ; 8 <fun0+0x8>
   4:   e12fff1e    bx  lr
   8:   42c4c7ae    sbcmi   ip, r4, #45613056   ; 0x2b80000

0000000c <fun1>:
   c:   e59f0004    ldr r0, [pc, #4]    ; 18 <fun1+0xc>
  10:   e59f1004    ldr r1, [pc, #4]    ; 1c <fun1+0x10>
  14:   e12fff1e    bx  lr
  18:   c28f5c29    addgt   r5, pc, #10496  ; 0x2900
  1c:   405898f5    ldrshmi r9, [r8], #-133 ; 0xffffff7b

42c4c7ae  single
405898f5c28f5c29  double

0 10000101 10001001100011110101110
0 10000000101 1000100110001111010111000010100011110101110000101001

10001001100011110101110
1000100110001111010111000010100011110101110000101001