談談關於Python里面小數點精度控制的問題


基礎

浮點數是用機器上浮點數的本機雙精度(64 bit)表示的。提供大約17位的精度和范圍從-308到308的指數。和C語言里面的double類型相同。Python不支持32bit的單精度浮點數。如果程序需要精確控制區間和數字精度,可以考慮使用numpy擴展庫。

 

Python 3.X對於浮點數默認的是提供17位數字的精度。

 

關於單精度和雙精度的通俗解釋:

單精度型和雙精度型,其類型說明符為float 單精度說明符,double 雙精度說明符。在Turbo C中單精度型占4個字節(32位)內存空間,其數值范圍為3.4E-38~3.4E+38,只能提供七位有效數字。雙精度型占8 個字節(64位)內存空間,其數值范圍為1.7E-308~1.7E+308,可提供16位有效數字。

 

要求較小的精度

將精度高的浮點數轉換成精度低的浮點數。

1.round()內置方法

這個是使用最多的,剛看了round()的使用解釋,也不是很容易懂。round()不是簡單的四舍五入的處理方式。

For the built-in types supporting round(), values are rounded to the closest multiple of 10 to the power minus ndigits; if two multiples are equally close, rounding is done toward the even choice (so, for example, both round(0.5) and round(-0.5) are 0, and round(1.5) is 2).

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>>>  round ( 2.5 )
2
>>>  round ( 1.5 )
2
>>>  round ( 2.675 )
3
>>>  round ( 2.675 2 )
2.67

 round()如果只有一個數作為參數,不指定位數的時候,返回的是一個整數,而且是最靠近的整數(這點上類似四舍五入)。但是當出現.5的時候,兩邊的距離都一樣,round()取靠近的偶數,這就是為什么round(2.5) = 2。當指定取舍的小數點位數的時候,一般情況也是使用四舍五入的規則,但是碰到.5的這樣情況,如果要取舍的位數前的小樹是奇數,則直接舍棄,如果偶數這向上取舍。看下面的示例:

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>>>  round ( 2.635 2 )
2.63
>>>  round ( 2.645 2 )
2.65
>>>  round ( 2.655 2 )
2.65
>>>  round ( 2.665 2 )
2.67
>>>  round ( 2.675 2 )
2.67

 2. 使用格式化

效果和round()是一樣的。

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>>> a  =  ( "%.2f"  %  2.635 )
>>> a
'2.63'
>>> a  =  ( "%.2f"  %  2.645 )
>>> a
'2.65'
>>> a  =  int ( 2.5 )
>>> a
2

 

要求超過17位的精度分析

python默認的是17位小數的精度,但是這里有一個問題,就是當我們的計算需要使用更高的精度(超過17位小數)的時候該怎么做呢?

1. 使用格式化(不推薦)

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>>> a  =  "%.30f"  %  ( 1 / 3 )
>>> a
'0.333333333333333314829616256247'

 可以顯示,但是不准確,后面的數字往往沒有意義。

2. 高精度使用decimal模塊,配合getcontext

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>>>  from  decimal  import  *
>>>  print (getcontext())
Context(prec = 28 , rounding = ROUND_HALF_EVEN, Emin = - 999999 , Emax = 999999 , capitals = 1 , clamp = 0 , flags = [], traps = [InvalidOperation, DivisionByZero, Overflow])
>>> getcontext().prec  =  50
>>> b  =  Decimal( 1 ) / Decimal( 3 )
>>> b
Decimal( '0.33333333333333333333333333333333333333333333333333' )
>>> c  =  Decimal( 1 ) / Decimal( 17 )
>>> c
Decimal( '0.058823529411764705882352941176470588235294117647059' )
>>>  float (c)
0.058823529411764705

 默認的context的精度是28位,可以設置為50位甚至更高,都可以。這樣在分析復雜的浮點數的時候,可以有更高的自己可以控制的精度。其實可以留意下context里面的這rounding=ROUND_HALF_EVEN 參數。ROUND_HALF_EVEN, 當half的時候,靠近even.

 

關於小數和取整

既然說到小數,就必然要說到整數。一般取整會用到這些函數:

1. round()

這個不說了,前面已經講過了。一定要注意它不是簡單的四舍五入,而是ROUND_HALF_EVEN的策略。

2. math模塊的ceil(x)

取大於或者等於x的最小整數。

3. math模塊的floor(x)

去小於或者等於x的最大整數。

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>>>  from  math  import  ceil, floor
>>>  round ( 2.5 )
2
>>> ceil( 2.5 )
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>>> floor( 2.5 )
2
>>>  round ( 2.3 )
2
>>> ceil( 2.3 )
3
>>> floor( 2.3 )
2
>>>

 


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