浮点数精度不再是困扰:Python高手的精准编程秘籍!解决Python浮点数精度问题!

本文主要是介绍浮点数精度不再是困扰:Python高手的精准编程秘籍!解决Python浮点数精度问题!,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

 

本专栏主要是自己在实际使用Python和工作中遇到的一些问题以及解决方法,还有一些是在网上搜集到的一些频繁出现和比较复杂的疑难杂症,目的就是希望帮助到使用Python的小伙伴们,无论是刚入门的新手,还是已经精通的Python高手,希望大家一起加油


  • 🧑‍💻博客主页:长风清留扬-CSDN博客
  • 📚系列专栏:Python疑难杂症百科-BUG编年史
  • 🤝每天更新大数据相关方面的技术,分享自己的实战工作经验和学习总结,尽量帮助大家解决更多问题和学习更多新知识,欢迎评论区分享自己的看法
  • 🙏感谢大家点赞👍收藏⭐评论

目录

Python中浮点数的精度问题

精度问题的例子

解决浮点数精度问题的方法

1. 使用decimal模块

为什么需要Decimal?

Decimal模块的主要特点

如何使用Decimal

上下文(Context)

解决案例:

2. 格式化输出

3. 四舍五入

4. 整数除法后转浮点

结论


Python中浮点数的精度问题


在Python中,浮点数是以双精度(64位)存储的,遵循IEEE 754标准。这种表示方式虽然能够表示非常广泛的数值范围,但并不能精确表示所有的小数。原因在于浮点数在计算机中是以二进制形式存储的,而某些十进制小数在二进制中可能是无限循环的,因此只能被近似地表示。

精度问题的例子

a = 0.1 + 0.2  
print(a)  # 输出可能是 0.30000000000000004,而不是预期的 0.3

这里的问题在于,0.1 和 0.2 在二进制中都是无限循环小数,计算机只能存储它们的近似值。当这两个近似值相加时,结果也是一个近似值,这个近似值可能并不完全等于我们期望的十进制结果。

解决浮点数精度问题的方法

1. 使用decimal模块

Python的decimal模块提供了Decimal数据类型,用于十进制浮点运算。这个模块非常适合需要精确小数计算的场景,比如金融和科学计算。相比于Python内置的浮点数(float),Decimal类型可以精确表示小数,避免了由于二进制浮点数表示导致的精度问题。

为什么需要Decimal?

Python中的浮点数(float)是基于IEEE 754标准的双精度浮点数,它们以二进制形式存储,因此不能精确地表示所有的十进制小数。例如,0.1在二进制中是一个无限循环小数,因此无法精确表示。这可能导致一些看似简单的运算产生意外的结果,比如0.1 + 0.2不等于0.3

Decimal模块的主要特点

  1. 精确的小数运算Decimal类型可以精确表示小数,避免了二进制浮点数的不精确性。
  2. 可配置的精度:可以设置全局的上下文(context)来控制精度、舍入方式等。
  3. 数学运算:支持加、减、乘、除等基本运算,以及开方、幂运算等。
  4. 比较操作:可以直接比较两个Decimal对象的大小。
  5. 格式化输出:支持将Decimal对象格式化为字符串,方便输出或存储。

如何使用Decimal

首先,需要从decimal模块中导入Decimal类和getcontext()函数(用于获取或设置全局上下文)。

from decimal import Decimal, getcontext  # 设置全局精度(可选)  
getcontext().prec = 7  # 设置全局精度为7位  # 创建Decimal对象  
a = Decimal('0.1')  
b = Decimal('0.2')  # 进行运算  
c = a + b  # 输出结果  
print(c)  # 输出: 0.3  # 注意:Decimal对象可以直接进行数学运算,但不建议与float混合使用  
# 错误的用法:Decimal('0.1') + 0.2  # 这会隐式地将0.2转换为Decimal,但可能会失去精度控制

上下文(Context)

上下文(context)是一个环境,它定义了算术运算的规则。通过getcontext()可以获取当前的全局上下文,并对其进行设置。上下文的主要属性包括:

  • prec:精度,即小数点后的位数。
  • rounding:舍入模式。
  • traps:是否抛出异常。

例如,可以设置舍入模式为ROUND_HALF_UP(四舍五入):

from decimal import getcontext, ROUND_HALF_UP  getcontext().rounding = ROUND_HALF_UP

解决案例:

Python的decimal模块提供了Decimal数据类型,用于十进制浮点数运算。Decimal类型可以精确地表示小数,并且可以自定义精度。

from decimal import Decimal, getcontext  # 设置全局精度  
getcontext().prec = 28  a = Decimal('0.1') + Decimal('0.2')  
print(a)  # 输出 0.3

注意,使用Decimal时,应该尽量以字符串的形式初始化,以避免在创建Decimal对象时就已经引入精度问题。

2. 格式化输出

如果你只是需要控制输出时的精度,而不是计算过程中的精度,可以使用格式化字符串来格式化输出。

a = 0.1 + 0.2  
print(f"{a:.2f}")  # 输出 0.30,保留了两位小数

这种方法只是改变了输出的显示方式,并不改变a的实际值。

3. 四舍五入

使用round函数可以对浮点数进行四舍五入,但这同样只是改变显示值,不改变其实际存储的精度。

a = 0.1 + 0.2  
rounded_a = round(a, 2)  # 四舍五入到小数点后两位  
print(rounded_a)  # 输出 0.3

4. 整数除法后转浮点

对于某些特定场景,可以先进行整数运算,然后再将结果转换为浮点数,以避免精度问题。

# 假设我们需要计算 1/3 + 1/3 + 1/3  
a = (1 + 1 + 1) / 3.0  # 使用浮点数进行除法  
print(a)  # 输出 1.0

结论

浮点数精度问题是由其存储方式决定的,Python(以及大多数编程语言)中的浮点数都遵循IEEE 754标准,无法完全避免精度问题。对于需要高精度计算的应用场景,建议使用decimal模块或寻找其他替代方案。对于一般的显示需求,可以通过格式化输出或四舍五入等方法来控制显示精度。


                                    

这篇关于浮点数精度不再是困扰:Python高手的精准编程秘籍!解决Python浮点数精度问题!的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1133760

相关文章

Python如何使用__slots__实现节省内存和性能优化

《Python如何使用__slots__实现节省内存和性能优化》你有想过,一个小小的__slots__能让你的Python类内存消耗直接减半吗,没错,今天咱们要聊的就是这个让人眼前一亮的技巧,感兴趣的... 目录背景:内存吃得满满的类__slots__:你的内存管理小助手举个大概的例子:看看效果如何?1.

Python+PyQt5实现多屏幕协同播放功能

《Python+PyQt5实现多屏幕协同播放功能》在现代会议展示、数字广告、展览展示等场景中,多屏幕协同播放已成为刚需,下面我们就来看看如何利用Python和PyQt5开发一套功能强大的跨屏播控系统吧... 目录一、项目概述:突破传统播放限制二、核心技术解析2.1 多屏管理机制2.2 播放引擎设计2.3 专

Python中随机休眠技术原理与应用详解

《Python中随机休眠技术原理与应用详解》在编程中,让程序暂停执行特定时间是常见需求,当需要引入不确定性时,随机休眠就成为关键技巧,下面我们就来看看Python中随机休眠技术的具体实现与应用吧... 目录引言一、实现原理与基础方法1.1 核心函数解析1.2 基础实现模板1.3 整数版实现二、典型应用场景2

Python实现无痛修改第三方库源码的方法详解

《Python实现无痛修改第三方库源码的方法详解》很多时候,我们下载的第三方库是不会有需求不满足的情况,但也有极少的情况,第三方库没有兼顾到需求,本文将介绍几个修改源码的操作,大家可以根据需求进行选择... 目录需求不符合模拟示例 1. 修改源文件2. 继承修改3. 猴子补丁4. 追踪局部变量需求不符合很

Spring事务中@Transactional注解不生效的原因分析与解决

《Spring事务中@Transactional注解不生效的原因分析与解决》在Spring框架中,@Transactional注解是管理数据库事务的核心方式,本文将深入分析事务自调用的底层原理,解释为... 目录1. 引言2. 事务自调用问题重现2.1 示例代码2.2 问题现象3. 为什么事务自调用会失效3

mysql出现ERROR 2003 (HY000): Can‘t connect to MySQL server on ‘localhost‘ (10061)的解决方法

《mysql出现ERROR2003(HY000):Can‘tconnecttoMySQLserveron‘localhost‘(10061)的解决方法》本文主要介绍了mysql出现... 目录前言:第一步:第二步:第三步:总结:前言:当你想通过命令窗口想打开mysql时候发现提http://www.cpp

python+opencv处理颜色之将目标颜色转换实例代码

《python+opencv处理颜色之将目标颜色转换实例代码》OpenCV是一个的跨平台计算机视觉库,可以运行在Linux、Windows和MacOS操作系统上,:本文主要介绍python+ope... 目录下面是代码+ 效果 + 解释转HSV: 关于颜色总是要转HSV的掩膜再标注总结 目标:将红色的部分滤

SpringBoot启动报错的11个高频问题排查与解决终极指南

《SpringBoot启动报错的11个高频问题排查与解决终极指南》这篇文章主要为大家详细介绍了SpringBoot启动报错的11个高频问题的排查与解决,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以了解一... 目录1. 依赖冲突:NoSuchMethodError 的终极解法2. Bean注入失败:No qu

Python 中的异步与同步深度解析(实践记录)

《Python中的异步与同步深度解析(实践记录)》在Python编程世界里,异步和同步的概念是理解程序执行流程和性能优化的关键,这篇文章将带你深入了解它们的差异,以及阻塞和非阻塞的特性,同时通过实际... 目录python中的异步与同步:深度解析与实践异步与同步的定义异步同步阻塞与非阻塞的概念阻塞非阻塞同步

Python Dash框架在数据可视化仪表板中的应用与实践记录

《PythonDash框架在数据可视化仪表板中的应用与实践记录》Python的PlotlyDash库提供了一种简便且强大的方式来构建和展示互动式数据仪表板,本篇文章将深入探讨如何使用Dash设计一... 目录python Dash框架在数据可视化仪表板中的应用与实践1. 什么是Plotly Dash?1.1