四舍五入到任意数量的有效数字

https://stackoverflow.com/questions/202302

03-07-2019
|

题

你怎么能圆任何数字（不仅仅是大于 0 的整数）到 N 个有效数字？

例如，如果我想四舍五入到三位有效数字，我正在寻找一个可以采用的公式：

1,239,451 并返回 1,240,000

12.1257并返回12.1

.0681 并返回 .0681

5 并返回 5

当然，该算法不应该被硬编码为仅处理 3 中的 N，尽管这只是一个开始。

解决方案

这是 Java 中的相同代码，没有其他答案的 12.100000000000001 bug

我还删除了重复的代码，更改了 power 为整数类型以防止浮动问题 n - d 完成了，并使长中间部分更加清晰

该错误是由大数与小数相乘引起的。相反，我将两个大小相似的数字相除。

编辑
修复了更多错误。添加了对 0 的检查，因为它会导致 NaN。使该函数实际上可以处理负数（原始代码不处理负数，因为负数的对数是复数）

public static double roundToSignificantFigures(double num, int n) {
    if(num == 0) {
        return 0;
    }

    final double d = Math.ceil(Math.log10(num < 0 ? -num: num));
    final int power = n - (int) d;

    final double magnitude = Math.pow(10, power);
    final long shifted = Math.round(num*magnitude);
    return shifted/magnitude;
}

其他提示

这是一个简短而有趣的 JavaScript 实现：

function sigFigs(n, sig) {
    var mult = Math.pow(10, sig - Math.floor(Math.log(n) / Math.LN10) - 1);
    return Math.round(n * mult) / mult;
}

alert(sigFigs(1234567, 3)); // Gives 1230000
alert(sigFigs(0.06805, 3)); // Gives 0.0681
alert(sigFigs(5, 3)); // Gives 5

概括：

double roundit(double num, double N)
{
    double d = log10(num);
    double power;
    if (num > 0)
    {
        d = ceil(d);
        power = -(d-N);
    }
    else
    {
        d = floor(d); 
        power = -(d-N);
    }

    return (int)(num * pow(10.0, power) + 0.5) * pow(10.0, -power);
}

所以你需要找到第一个非零数字的小数位，然后保存接下来的N-1位数字，然后根据其余数字对第N位数字进行四舍五入。

我们可以使用日志来做第一个。

log 1239451 = 6.09
log 12.1257 = 1.08
log 0.0681  = -1.16

因此，对于大于 0 的数字，取对数的 ceil。对于 < 0 的数字，取日志的底数。

现在我们有了数字 d: ：第一种情况为 7，第二种情况为 2，第三种情况为 -2。

我们必须将 (d-N)第位数。就像是：

double roundedrest = num * pow(10, -(d-N));

pow(1239451, -4) = 123.9451
pow(12.1257, 1)  = 121.257
pow(0.0681, 4)   = 681

然后进行标准舍入操作：

roundedrest = (int)(roundedrest + 0.5);

并撤消战俘。

roundednum = pow(roundedrest, -(power))

其中power是上面计算的功率。

关于准确度：Pyrolistical的答案确实更接近真实结果。但请注意，在任何情况下都无法准确表示 12.1。如果您按如下方式打印答案：

System.out.println(new BigDecimal(n));

答案是：

Pyro's: 12.0999999999999996447286321199499070644378662109375
Mine: 12.10000000000000142108547152020037174224853515625
Printing 12.1 directly: 12.0999999999999996447286321199499070644378662109375

所以，使用 Pyro 的答案！

这不是“简短而甜蜜”的 JavaScript 实现吗？

Number(n).toPrecision(sig)

例如

alert(Number(12345).toPrecision(3)

抱歉，我不是在这里开玩笑，只是使用 Claudiu 的“roundit”函数和 JavaScript 中的 .toPrecision 给了我不同的结果，但仅限于最后一位数字的四舍五入。

JavaScript：

Number(8.14301).toPrecision(4) == 8.143

。网

roundit(8.14301,4) == 8.144

Pyrolistical 的（非常好！）解决方案仍然存在问题。Java 中的最大 double 值约为 10^308，而最小值约为 10^-324。因此，应用该函数时可能会遇到麻烦 roundToSignificantFigures 到十的几次方之内的东西 Double.MIN_VALUE. 。例如，当您致电

roundToSignificantFigures(1.234E-310, 3);

那么变量 power 值为 3 - (-309) = 312。因此，变量 magnitude 会变成 Infinity, ，从那时起一切都是垃圾。幸运的是，这并不是一个无法克服的问题：这只是因素 magnitude 那已经满溢了。真正重要的是产品 num * magnitude, ，并且不会溢出。解决这个问题的一种方法是将乘法分解为因子 magintude 分为两步：


 public static double roundToNumberOfSignificantDigits(double num, int n) {

    final double maxPowerOfTen = Math.floor(Math.log10(Double.MAX_VALUE));

    if(num == 0) {
        return 0;
    }

    final double d = Math.ceil(Math.log10(num < 0 ? -num: num));
    final int power = n - (int) d;

    double firstMagnitudeFactor = 1.0;
    double secondMagnitudeFactor = 1.0;
    if (power > maxPowerOfTen) {
        firstMagnitudeFactor = Math.pow(10.0, maxPowerOfTen);
        secondMagnitudeFactor = Math.pow(10.0, (double) power - maxPowerOfTen);
    } else {
        firstMagnitudeFactor = Math.pow(10.0, (double) power);
    }

    double toBeRounded = num * firstMagnitudeFactor;
    toBeRounded *= secondMagnitudeFactor;

    final long shifted = Math.round(toBeRounded);
    double rounded = ((double) shifted) / firstMagnitudeFactor;
    rounded /= secondMagnitudeFactor;
    return rounded;
}

这个java解决方案怎么样：

double roundToSignificantFigure(double num, int precision){
 return new BigDecimal(num)
            .round(new MathContext(precision, RoundingMode.HALF_EVEN))
            .doubleValue(); 
}

这是 Ates JavaScript 的修改版本，用于处理负数。

function sigFigs(n, sig) {
    if ( n === 0 )
        return 0
    var mult = Math.pow(10,
        sig - Math.floor(Math.log(n < 0 ? -n: n) / Math.LN10) - 1);
    return Math.round(n * mult) / mult;
 }

这件事晚了 5 年，但我会分享给仍然遇到同样问题的其他人。我喜欢它，因为它很简单，并且代码端没有计算。看用于显示有效数字的内置方法了解更多信息。

这是如果您只想打印出来的话。

public String toSignificantFiguresString(BigDecimal bd, int significantFigures){
    return String.format("%."+significantFigures+"G", bd);
}

如果你想转换它，这是：

public BigDecimal toSignificantFigures(BigDecimal bd, int significantFigures){
    String s = String.format("%."+significantFigures+"G", bd);
    BigDecimal result = new BigDecimal(s);
    return result;
}

这是一个实际的例子：

BigDecimal bd = toSignificantFigures(BigDecimal.valueOf(0.0681), 2);

您是否尝试过像手工编写代码一样进行编码？

将数字转换为字符串
从字符串，计数数字 - 前导零不是重要的是，其他一切都是。
当你到达“第n个”数字时，提前查看下一个数字，如果它是 5 或更高，四舍五入。
将所有尾随数字替换为零。

[更正，2009-10-26]

本质上，对于 N 显着分数数字：

• 将数字乘以 10^氮
• 添加 0.5
• 截断小数位（即将结果截断为整数）
• 除以10^氮

对于 N 显着 不可缺少的 （非小数）数字：

• 将数字除以10^氮
• 添加 0.5
• 截断小数位（即将结果截断为整数）
• 乘以10^氮

您可以在任何计算器上执行此操作，例如，具有“INT”（整数截断）运算符的计算器。

/**
 * Set Significant Digits.
 * @param value value
 * @param digits digits
 * @return
 */
public static BigDecimal setSignificantDigits(BigDecimal value, int digits) {
    //# Start with the leftmost non-zero digit (e.g. the "1" in 1200, or the "2" in 0.0256).
    //# Keep n digits. Replace the rest with zeros.
    //# Round up by one if appropriate.
    int p = value.precision();
    int s = value.scale();
    if (p < digits) {
        value = value.setScale(s + digits - p); //, RoundingMode.HALF_UP
    }
    value = value.movePointRight(s).movePointLeft(p - digits).setScale(0, RoundingMode.HALF_UP)
        .movePointRight(p - digits).movePointLeft(s);
    s = (s > (p - digits)) ? (s - (p - digits)) : 0;
    return value.setScale(s);
}

这是 Visual Basic.NET 中的 Pyrolistical（当前最佳答案）代码，如果有人需要的话：

Public Shared Function roundToSignificantDigits(ByVal num As Double, ByVal n As Integer) As Double
    If (num = 0) Then
        Return 0
    End If

    Dim d As Double = Math.Ceiling(Math.Log10(If(num < 0, -num, num)))
    Dim power As Integer = n - CInt(d)
    Dim magnitude As Double = Math.Pow(10, power)
    Dim shifted As Double = Math.Round(num * magnitude)
    Return shifted / magnitude
End Function

JavaScript：

Number( my_number.toPrecision(3) );

这 Number 函数将改变表单的输出 "8.143e+5" 到 "814300".

这是我在VB中想出的一个：

Function SF(n As Double, SigFigs As Integer)
    Dim l As Integer = n.ToString.Length
    n = n / 10 ^ (l - SigFigs)
    n = Math.Round(n)
    n = n * 10 ^ (l - SigFigs)
    Return n
End Function

return new BigDecimal(value, new MathContext(significantFigures, RoundingMode.HALF_UP)).doubleValue();

我在 Go 中需要这个，由于 Go 标准库缺乏 math.Round() （go1.10之前）。所以我也必须把它搞起来。这是我的翻译 Pyrolistical 的精彩答案:

// TODO: replace in go1.10 with math.Round()
func round(x float64) float64 {
    return float64(int64(x + 0.5))
}

// SignificantDigits rounds a float64 to digits significant digits.
// Translated from Java at https://stackoverflow.com/a/1581007/1068283
func SignificantDigits(x float64, digits int) float64 {
    if x == 0 {
        return 0
    }

    power := digits - int(math.Ceil(math.Log10(math.Abs(x))))
    magnitude := math.Pow(10, float64(power))
    shifted := round(x * magnitude)
    return shifted / magnitude
}

public static double roundToSignificantDigits(double num, int n) {
    return Double.parseDouble(new java.util.Formatter().format("%." + (n - 1) + "e", num).toString());
}

此代码使用内置格式化函数，该函数将转换为舍入函数

许可以下： CC-BY-SA 和归因

不隶属于 StackOverflow