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      mysql下float類型使用一些誤差詳解

       bleach尸魂界 2014-12-17
      引自:
      mysql下float類型使用一些誤差詳解_Mysql_腳本之家
      http://www.jb51.net/article/31723.htm
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      我想很多朋友都不怎么會在mysql中使用float類型,
      特別是用到金錢時我們可能會用雙精度來做,
      我們知道m(xù)ysql的float類型是單精度浮點類型不小心就會導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差

      單精度浮點數(shù)用4字節(jié)(32bit)表示浮點數(shù)
      采用IEEE754標(biāo)準(zhǔn)的計算機浮點數(shù),在內(nèi)部是用二進制表示的
      如:7.22用32位二進制是表示不下的。
      所以就不精確了。

      mysql中float數(shù)據(jù)類型的問題總結(jié) 

      對于單精度浮點數(shù)Float:  當(dāng)數(shù)據(jù)范圍在±131072(65536×2)以內(nèi)的時候,float數(shù)據(jù)精度是正確的,但是超出這個范圍的數(shù)據(jù)就不穩(wěn)定,沒有發(fā)現(xiàn)有相關(guān)的參數(shù)設(shè)置建議:將float改成double或者decimal,兩者的差別是double是浮點計算,decimal是定點計算,會得到更精確的數(shù)據(jù)。

      1.float類型
      float列類型默認(rèn)長度查不到結(jié)果,必須指定精度,
      比如 num  float,  insert into  table (num) values (0.12); select  * from table where num=0.12的話,empty set。

      復(fù)制代碼 代碼如下:

      num float(9,7),  insert into  table (num) values (0.12); select  * from table where num=0.12的話會查到這條記錄。

      mysql> create table tt
          -> (  
          -> num  float(9,3)
          -> );
      Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)

      mysql> insert into tt(num)values(1234567.8);
      ERROR 1264 (22003): Out of range value for column 'num' at row 1

      注:超出字段范圍,無法插入
       

       代碼如下 復(fù)制代碼
      mysql> insert into tt(num)values(123456.8);
      Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

      mysql> select  * from  tt;
      +------------+
      | num        |
      +------------+
      | 123456.797 |
      +------------+
      1 row in set (0.00 sec) 

      注:小數(shù)位數(shù)不夠,自動補齊,但是存在一個問題就是如上的近似值。
       

      復(fù)制代碼 代碼如下:
      mysql> insert into tt(num)values(123456.867);
      Query OK, 1 row affected (0.04 sec)

      mysql> select * from   tt;
      +------------+ 
      | num        |
      +------------+
      | 123456.797 |
      | 123456.797 |
      | 123456.867 |
      +------------+
      3 rows in set (0.00 sec)

      mysql> select  * from tt where  num=123456.867;
      +------------+
      | num        |
      +------------+
      | 123456.867 |
      +------------+
      1 row in set (0.00 sec)

      mysql> insert into tt(num)values(2.8);
      Query OK, 1 row affected (0.04 sec)

      mysql> select * from   tt;
      +------------+
      | num        |
      +------------+
      | 123456.797 |
      | 123456.797 |
      | 123456.867 |
      |      2.800 |
      +------------+
      4 rows in set (0.00 sec)

      mysql> select  * from tt where  num=2.8;
      +-------+ 
      | num   |
      +-------+
      | 2.800 |
      +-------+
      1 row in set (0.00 sec)

      mysql> insert into tt(num)values(2.888888);
      Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

      mysql> select  * from  tt;
      +------------+
      | num        |
      +------------+
      | 123456.797 |
      | 123456.797 |
      | 123456.867 |
      |      2.800 |
      |      2.889 |
      +------------+
      5 rows in set (0.00 sec)

      注:小數(shù)位數(shù)超了,自動取近似值。

      一、浮點數(shù)的概念及誤差問題

      浮點數(shù)是用來表示實數(shù)的一種方法,它用 M(尾數(shù)) * B( 基數(shù))的E(指數(shù))次方來表示實數(shù),相對于定點數(shù)來說,在長度一定的情況下,具有表示數(shù)據(jù)范圍大的特點。但同時也存在誤差問題,這就是著名的浮點數(shù)精度問題!浮點數(shù)有多種實現(xiàn)方法,計算機中浮點數(shù)的實現(xiàn)大都遵從 IEEE754 標(biāo)準(zhǔn),IEEE754 規(guī)定了單精度浮點數(shù)和雙精度浮點數(shù)兩種規(guī)格,單精度浮點數(shù)用4字節(jié)(32bit)表示浮點數(shù),格式是:1位符號位 8位表示指數(shù) 23位表示尾數(shù)    雙精度浮點數(shù)8字節(jié)(64bit)表示實數(shù),格式是:1位符號位 11位表示指數(shù) 52位表示尾數(shù)    同時,IEEE754標(biāo)準(zhǔn)還對尾數(shù)的格式做了規(guī)范:d.dddddd...,小數(shù)點左面只有1位且不能為零,計算機內(nèi)部是二進制,因此,尾數(shù)小數(shù)點左面部分總是1。顯然,這個1可以省去,以提高尾數(shù)的精度。由上可知,單精度浮點數(shù)的尾數(shù)是用24bit表示的,雙精度浮點數(shù)的尾數(shù)是用53bit表示的,轉(zhuǎn)換成十進制:
      2^24 - 1 = 16777215;  2^53 - 1 = 9007199254740991
      由上可見,IEEE754單精度浮點數(shù)有效數(shù)字二進制24位,按十進制來說,是8位;雙精度浮點數(shù)有效數(shù)字二進制53位按十進制來說,是16 位。顯然,如果一個實數(shù)的有效數(shù)字超過8位,用單精度浮點數(shù)來表示的話,就會產(chǎn)生誤差!同樣,如果一個實數(shù)的有效數(shù)字超過16位,用雙精度浮點數(shù)來表示,也會產(chǎn)生誤差!對于 1310720000000000000000.66 這個數(shù),有效數(shù)字是24位,用單精度或雙精度浮點數(shù)表示都會產(chǎn)生誤差,只是程度不同:   

      單精度浮點數(shù):1310720040000000000000.00;雙精度浮點數(shù): 1310720000000000000000.00
      可見,雙精度差了 0.66 ,單精度差了近4萬億!
      以上說明了因長度限制而造成的誤差,但這還不是全部!采用IEEE754標(biāo)準(zhǔn)的計算機浮點數(shù),在內(nèi)部是用二進制表示的,但在將一個十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制浮點數(shù)時,也會造成誤差,原因是不是所有的數(shù)都能轉(zhuǎn)換成有限長度的二進制數(shù)。對于131072.32 這個數(shù),其有效數(shù)字是8位,按理應(yīng)該能用單精度浮點數(shù)準(zhǔn)確表示,為什么會出現(xiàn)偏差呢?看一下這個數(shù)據(jù)二進制尾數(shù)就明白了 10000000000000000001010001......     顯然,其尾數(shù)超過了24bit,根據(jù)舍入規(guī)則,尾數(shù)只取 100000000000000000010100,結(jié)果就造成測試中遇到的“奇怪”現(xiàn)象!131072.68 用單精度浮點數(shù)表示變成 131072.69 ,原因與此類似。實際上有效數(shù)字小于8位的數(shù),浮點數(shù)也不一定能精確表示,7.22這個數(shù)的尾數(shù)就無法用24bit二進制表示,當(dāng)然在數(shù)據(jù)庫中測試不會有問題(舍入以后還是7.22),但如果參與一些計算,誤差積累后,就可能產(chǎn)生較大的偏差。

      二、mysql 和 oracle中的數(shù)值類型

      問題是不是只有 mysql 存在呢?顯然不是,只要是符合IEEE754標(biāo)準(zhǔn)的浮點數(shù)實現(xiàn),都存在相同的問題。
      mysql中的數(shù)值類型(不包括整型):
      IEEE754浮點數(shù):float(單精度),double或real(雙精度)  
      定點數(shù):decimal或numeric
      oracle中的數(shù)值類型:
      oracle 浮點數(shù) :number(注意不指定精度)  
      IEEE754浮點數(shù):BINARY_FLOAT(單精度),BINARY_DOUBLE(雙精度)FLOAT,F(xiàn)LOAT(n) (ansi要求的數(shù)據(jù)類型)
      定點數(shù):number(p,s)
      如果在oracle中,用BINARY_FLOAT等來做測試,結(jié)果是一樣的。因此,在數(shù)據(jù)庫中,對于涉及貨幣或其他精度敏感的數(shù)據(jù),應(yīng)使用定點數(shù)來存儲,對mysql來說是 decimal,對oracle來說就是number(p,s)。雙精度浮點數(shù),對于比較大的數(shù)據(jù)同樣存在問題!

      三、編程中也存在浮點數(shù)問題

      不光數(shù)據(jù)庫中存在浮點數(shù)問題,編程中也同樣存在,甚至可以說更值得引起注意!
      通過上面的介紹,浮點數(shù)的誤差問題應(yīng)該比較清楚了。如果在程序中做復(fù)雜的浮點數(shù)運算,誤差還會進一步放大。因此,在程序設(shè)計中,如果用到浮點數(shù),一定要意識到可能產(chǎn)生的誤差問題。不僅如此,浮點數(shù)如果處理不好,還會導(dǎo)致程序BUG!看下面的語句:if (x != y) { z = 1 / (x -y);}這個語句看起來沒有問題,但如果是浮點數(shù),就可能存在問題!再看下面的語句會輸出什么結(jié)果: public class Test { public static void main(String[]args) throws Exception { System.out.print("7.22-7.0=" + (7.22f-7.0f)); } }     我們可能會想當(dāng)然地認(rèn)為輸出結(jié)果應(yīng)該是 0.22 ,實際結(jié)果卻是 0.21999979 !
       因此,在編程中應(yīng)盡量避免做浮點數(shù)的比較,否則可能會導(dǎo)致一些潛在的問題!除了這些,還應(yīng)注意浮點數(shù)中的一些特殊值,如 NaN、+0、-0、+無窮、-無窮等,IEEE754雖然對此做了一些約定,但各具體實現(xiàn)、不同的硬件結(jié)構(gòu),也會有一些差異,如果不注意也會造成錯誤!

      四、總結(jié):

      從上面的分析,我們可以得出以下結(jié)論:

      1、浮點數(shù)存在誤差問題;
      2、對貨幣等對精度敏感的數(shù)據(jù),應(yīng)該用定點數(shù)表示或存儲;
      3、編程中,如果用到浮點數(shù),要特別注意誤差問題,并盡量避免做浮點數(shù)比較;
      4、要注意浮點數(shù)中一些特殊值的處理

      注意事項

      MYSQL 5.022中,
      如果某個字段 f是float類型,那么在查詢的時候,sql語句為:
      select * from T where f = 2.2;
      那么即使表中有2.2的數(shù)據(jù)也不能被查詢到.

      此時解決方法有2種:
      1.將float改為double類型,不會出現(xiàn)這種問題.但是如果數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)量龐大,或者修改量太大,則不適合這個方法.這個方法只適合設(shè)計數(shù)據(jù)庫的初期階段.
      2.設(shè)置float的精度然后進行查詢就可以了.
      如果要精確到3位,則:select * from T where format(f,3) = format(2.2,3);

      但是,精度不能超過6.否則出錯.因為float類型最多允許精確到小數(shù)點后6位.


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