控制Python浮点数输出位数的方法

男娘i 2024-03-30 12:20 75阅读 0赞

在python的输出结果中，尤其是浮点数的输出，当我们需要写入文本文件时，最好是采用统一的输出格式，这样也能够增强结果的可读性。而对于浮点数输出位数的控制，可以通过\{:.4f\}、%.4f来指定打印或者输出时的字符串占据空间，也可以通过round函数来对输出前的结果进行转化。而如果是取有效数字，需要用到\{:.4\}，这几种方法没有优劣，只有看不同的场景，选取不同的精度控制方案。

### 技术背景 ###

在Python的一些长效任务中，不可避免的需要向文本文件、二进制文件或者数据库中写入一些数据，或者是在屏幕上输出一些文本，此时如何控制输出数据的长度是需要我们注意的一个问题。比如对于一个二进制文件，如果输出的浮点数长度一直在发生变化，则写入到文件之后，读取的人按照比特位进行读取就会读到一堆错误的数据。因此，我们需要控制输出位数，尤其是浮点数要格外小心。

### 常规控制方法 ###

一般情况下，我们可以通过`round`来设置输出浮点数的有效数字，其原理是对于一个给定的浮点数直接取前n位的有效数字，后续的数字四舍五入。而`%.4f`和`{:.4f}`这两种格式化，是在输出时取小数点后4位打印，跟先取有效数字再打印是不一样的，后面会提到。先看下这几个方式的输出异同点：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 </td> 
 <td> <code>In [</code><code>1</code><code>]: pi_10</code><code>=</code><code>31.415926</code> <code>In [</code><code>2</code><code>]: </code><code>print</code> <code>(</code><code>round</code><code>(pi_10,</code><code>4</code><code>))</code> <code>31.4159</code> <code>In [</code><code>3</code><code>]: </code><code>print</code> <code>(</code><code>'%.4f'</code> <code>%</code> <code>pi_10)</code> <code>31.4159</code> <code>In [</code><code>4</code><code>]: </code><code>print</code> <code>(</code><code>'{:.4f}'</code><code>.</code><code>format</code><code>(pi_10))</code> <code>31.4159</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

上面的例子是小数点前和小数点后都有多位数字，另外类似的可以看下小数点前只有0的数字的输出结果：

> In \[5\]: pi\_10=0.31415926  
> In \[6\]: print (round(pi\_10,4))  
> 0.3142  
> In \[7\]: print ('\{:.4f\}'.format(pi\_10))  
> 0.3142  
> In \[8\]: print ('%.4f' % pi\_10)  
> 0.3142

在上面的两个案例中，我们发现三者的输出结果都是一样的。但是前面提到了先取有效数字再输出，跟先输出再取有效数字的区别，可以通过下面的一个案例体现出来：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 </td> 
 <td> <code>In [</code><code>9</code><code>]: pi_10</code><code>=</code><code>3.1415926E</code><code>-</code><code>08</code> <code>In [</code><code>10</code><code>]: </code><code>print</code> <code>(</code><code>round</code><code>(pi_10,</code><code>4</code><code>))</code> <code>0.0</code> <code>In [</code><code>11</code><code>]: </code><code>print</code> <code>(</code><code>'{:.4f}'</code><code>.</code><code>format</code><code>(pi_10))</code> <code>0.0000</code> <code>In [</code><code>12</code><code>]: </code><code>print</code> <code>(</code><code>'%.4f'</code> <code>%</code> <code>pi_10)</code> <code>0.0000</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

这里的输入是一个小数点后有很多0的浮点数，但是这里用的是科学计数法，也就是\\(3.1415926\*10^\{-8\}\\)，此时我们用这三种输出方式，得到的结果全都是0，而且第一种方案更是直接小数点后都没满4位。这是因为在用round取有效数字时，发现小数点后的数字太多，把当前的浮点数直接当成了`0.0`而不是`0.0000`，而后面两个方案的过程更像是在打印出来这个数字之后，再把超过有效位数的数字去掉，因此会保留小数点后的4个0。但是，即使如此，得到的结果也不是我们所想要的结果。因为这个数字虽然很小，但是可能只是由于单位问题，并不代表这个数字产生的影响就是0，因此直接用这种取小数点后有效数字的方法可能会出问题。

### 取有效数字 ###

这里我们要介绍的取有效数字的方法，不再是去小数点后的有效数字，而是整体的有效数字。方法也很简单，就是把上一个章节中的`{:.4f}`改成`{:.4}`，同样的可以通过这么几个案例来理解控制有效数字的结果：

> In \[13\]: pi\_10=3.1415926E-08  
> In \[14\]: print ('\{:.4\}'.format(pi\_10))  
> 3.142e-08  
> In \[15\]: pi\_10=0.31415926  
> In \[16\]: print ('\{:.4\}'.format(pi\_10))  
> 0.3142  
> In \[17\]: pi\_10=31.415926  
> In \[18\]: print ('\{:.4\}'.format(pi\_10))  
> 31.42

我们发现，输出的结果会根据输入的格式改变而改变，如果输入的小数位0过多，输出结果会被自动转换成科学计数法。而不仅仅是针对浮点数，`{:.4}`还可以作用在字符串中，效果如下：

> In \[19\]: string='Hello World!'
> 
> In \[20\]: print ('\{:.4\}'.format(string))  
> Hell

### 结语 ###

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