python - 将 float 转换为位置格式的字符串(没有科学记数法和错误精度)

Question

我想打印一些 float ，以便它们始终以十进制形式写入(例如 12345000000000000000000.0 或 0.000000000000012345，不在 scientific notation 中，但我想要结果是 IEEE 754 double 最高可达 ~15.7 significant figures，仅此而已。

我想要的是 ideally 以便结果是位置十进制格式的 最短 字符串，当转换为 float .

众所周知，如果指数大于 15 或小于 -4，则 float 的 repr 以科学计数法编写:

>>> n = 0.000000054321654321
>>> n
5.4321654321e-08  # scientific notation

如果使用了str，结果字符串又是科学计数法:

>>> str(n)
'5.4321654321e-08'

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有人建议我可以使用带有 f 标志的 format 和足够的精度来摆脱科学记数法:

>>> format(0.00000005, '.20f')
'0.00000005000000000000'

它适用于该数字，尽管它有一些额外的尾随零。但是对于 .1，同样的格式会失败，它给出的十进制数字超出了 float 的实际机器精度:

>>> format(0.1, '.20f')
'0.10000000000000000555'

如果我的号码是 4.5678e-20，使用 .20f 仍然会失去相对精度:

>>> format(4.5678e-20, '.20f')
'0.00000000000000000005'

因此这些方法不符合我的要求。

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这导致了一个问题:以十进制格式打印任意 float 的最简单且性能良好的方法是什么，与 repr(n) (or str(n) on Python 3) 具有相同的数字，但始终使用十进制格式，而不是科学记数法。

即例如将浮点值0.00000005转换为字符串'0.00000005'的函数或操作； 0.1 到 '0.1'; 420000000000000000.0 到 '420000000000000000.0' 或 420000000000000000 并将浮点值 -4.5678e-5 格式化为 ' -0.000045678'.

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在赏金期之后:似乎至少有两种可行的方法，正如 Karin 证明的那样，与我在 Python 2 上的初始算法相比，使用字符串操作可以显着提高速度。

因此，

• 如果性能很重要并且需要兼容 Python 2；或者如果 decimal 模块由于某种原因不能使用，那么 Karin's approach using string manipulation 就是这样做的方法。
• 在 Python 3 上，my somewhat shorter code will also be faster 。

由于我主要在 Python 3 上进行开发，我将接受我自己的答案，并将奖励 Karin。

Answer 1

不幸的是，似乎连带有 float.__format__ 的新格式格式都不支持这一点。 floats 的默认格式与 repr 相同；并且带有 f 标志，默认情况下有 6 个小数位:

>>> format(0.0000000005, 'f')
'0.000000'

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然而，有一个技巧可以得到想要的结果——不是最快的，但相对简单:

• 首先使用 str() 或 repr()
将 float 转换为字符串
• 然后是一个新的 Decimal实例是从该字符串创建的。
• Decimal.__format__ 支持提供所需结果的 f 标志，并且与 float 不同，它打印实际精度而不是默认精度.

因此我们可以制作一个简单的效用函数float_to_str:

import decimal

# create a new context for this task
ctx = decimal.Context()

# 20 digits should be enough for everyone :D
ctx.prec = 20

def float_to_str(f):
    """
    Convert the given float to a string,
    without resorting to scientific notation
    """
    d1 = ctx.create_decimal(repr(f))
    return format(d1, 'f')

必须注意不要使用全局十进制上下文，因此为此函数构造了一个新上下文。这是最快的方法；另一种方法是使用 decimal.local_context 但它会更慢，为每次转换创建一个新的线程本地上下文和一个上下文管理器。

此函数现在返回包含尾数中所有可能数字的字符串，四舍五入为 shortest equivalent representation :

>>> float_to_str(0.1)
'0.1'
>>> float_to_str(0.00000005)
'0.00000005'
>>> float_to_str(420000000000000000.0)
'420000000000000000'
>>> float_to_str(0.000000000123123123123123123123)
'0.00000000012312312312312313'

最后一位结果四舍五入

正如@Karin 所说，float_to_str(420000000000000000.0) 与预期的格式不完全匹配；它返回 420000000000000000 而没有尾随 .0。