控制Python浮點數輸出位數的操作方法

2022-04-16 13:01:01

在python的輸出結果中，尤其是浮點數的輸出，當我們需要寫入文字檔案時，最好是採用統一的輸出格式，這樣也能夠增強結果的可讀性。而對於浮點數輸出位數的控制，可以通過{:.4f}、%.4f來指定列印或者輸出時的字串佔據空間，也可以通過round函數來對輸出前的結果進行轉化。而如果是取有效數位，需要用到{:.4}，這幾種方法沒有優劣，只有看不同的場景，選取不同的精度控制方案。

技術背景

在Python的一些長效任務中，不可避免的需要向文字檔案、二進位制檔案或者資料庫中寫入一些資料，或者是在螢幕上輸出一些文字，此時如何控制輸出資料的長度是需要我們注意的一個問題。比如對於一個二進位制檔案，如果輸出的浮點數長度一直在發生變化，則寫入到檔案之後，讀取的人按照位元位進行讀取就會讀到一堆錯誤的資料。因此，我們需要控制輸出位數，尤其是浮點數要格外小心。

常規控制方法

一般情況下，我們可以通過round來設定輸出浮點數的有效數位，其原理是對於一個給定的浮點數直接取前n位的有效數位，後續的數位四捨五入。而%.4f和{:.4f}這兩種格式化，是在輸出時取小數點後4位元列印，跟先取有效數位再列印是不一樣的，後面會提到。先看下這幾個方式的輸出異同點：

In [1]: pi_10=31.415926

In [2]: print (round(pi_10,4))
31.4159

In [3]: print ('%.4f' % pi_10)
31.4159

In [4]: print ('{:.4f}'.format(pi_10))
31.4159

上面的例子是小數點前和小數點後都有多位數位，另外類似的可以看下小數點前只有0的數位的輸出結果：

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

在上面的兩個案例中，我們發現三者的輸出結果都是一樣的。但是前面提到了先取有效數位再輸出，跟先輸出再取有效數位的區別，可以通過下面的一個案例體現出來：

In [9]: pi_10=3.1415926E-08
In [10]: print (round(pi_10,4))
0.0
In [11]: print ('{:.4f}'.format(pi_10))
0.0000
In [12]: print ('%.4f' % pi_10)
0.0000

這裡的輸入是一個小數點後有很多0的浮點數，但是這裡用的是科學計數法，也就是(3.1415926*10^{-8})，此時我們用這三種輸出方式，得到的結果全都是0，而且第一種方案更是直接小數點後都沒滿4位元。這是因為在用round取有效數位時，發現小數點後的數位太多，把當前的浮點數直接當成了0.0而不是0.0000，而後面兩個方案的過程更像是在列印出來這個數位之後，再把超過有效位數的數位去掉，因此會保留小數點後的4個0。但是，即使如此，得到的結果也不是我們所想要的結果。因為這個數位雖然很小，但是可能只是由於單位問題，並不代表這個數位產生的影響就是0，因此直接用這種取小數點後有效數位的方法可能會出問題。

取有效數位

這裡我們要介紹的取有效數位的方法，不再是去小數點後的有效數位，而是整體的有效數位。方法也很簡單，就是把上一個章節中的{:.4f}改成{:.4}，同樣的可以通過這麼幾個案例來理解控制有效數位的結果：

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

我們發現，輸出的結果會根據輸入的格式改變而改變，如果輸入的小數位0過多，輸出結果會被自動轉換成科學計數法。而不僅僅是針對浮點數，{:.4}還可以作用在字串中，效果如下：