将浮点数转换成二进制

Question

我需要将一个浮点数值转换成二进制。这个值的范围是从0到99.99。

我发现如果值是一个整数，并且在0到255之间，我只需要做：

n = [255]
num = byte(n)

将浮点数直接转换为二进制是不可能的（我认为），我的第一步是将浮点数乘以100，从而获得一个从0到9999的整数。

现在我需要4个字节来表示这个数字。

下面这段Arduino代码可以完成此操作吗？

n = 9999
byte = pl[4];

pl[0] = (byte) ((n & 0xFF000000) >> 24 );
pl[1] = (byte) ((n & 0x00FF0000) >> 16 );
pl[2] = (byte) ((n & 0x0000FF00) >> 8 );
pl[3] = (byte) ((n & 0X000000FF));

基本上我正在应用一个掩码，但我不知道如何用Python做到这一点，因为我是个新手。:/

更多信息：

目标是缩短我的结果长度以通过无线协议发送。这就是为什么我要将它转换成byte的原因。

非常感谢。

- Lleims

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你能再澄清一些吗？例如，如果数字是12.34。你期望的输出是什么？是 1100.100010 还是在乘以100之后，你想要 010011010010？ - theashwanisingla

我需要 int 值，1234。 - Lleims

我仍然认为了解您的确切上下文可能有助于为您提供最佳建议。将它们转换为4个字节而不是只使用两个字节，这有何原因？对于您的数字来说，使用两个字节就足够了。这是否需要内存效率/与现有某些内容兼容？另外，您将如何处理这些字节？ 将它们写入磁盘？ 通过UDP、自定义TCP协议、HTTP将它们发送到网络？ - gelonida

对不起，我只需要2个字节，我搞错了。我需要发送这些信息，并且需要缩短它的长度，因为我正在使用IoT协议。 - Lleims

Answer 1

def f2b(a):
import math
binary = []
for i in range(100):
    a=a*2
    if a<1:
        binary.append(0)
    else:
        binary.append(1)
    if a==0:
        break
    a,b=math.modf(a)
binary=''.join(str(d) for d in binary)
return binary[:-1]

这不是一种完美的方法，但它可以完美地工作。输入任何可被2整除的浮点值（例如0.25），输出将是一个二进制值，比如说“10”。

谢谢。

- Tahsir Munna

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Answer 2

一个等效的方式是

x=2049
p0 = (x>>24)&255
p1 = (x>>16)&255
p2 = (x>>8)&255
p3 = x&255

- jeremy_rutman

Answer 3

是的，你可以在Python中完全做同样的事情。

这将是你代码的字面翻译。

n = int(floatnumber * 100 + 0.5)
bytes_to_write = bytes([(n>>24)&255, (n>>16)&255, (n>>8) & 255, n & 255])

但是你也可以使用 struct 模块（https://docs.python.org/3.6/library/struct.html）和（https://docs.python.org/3.6/library/struct.html#format-characters）来处理格式字符：

import struct
n = int(floatnumber * 100 + 0.5)
bytes_to_write = struct.pack(">l", n)

将整数存储为大端字节序列

要仅创建两个字节，请使用

n = int(floatnumber * 100 + 0.5)
bytes_to_write = bytes([(n>>8) & 255, n & 255])

或者

import struct
n = int(floatnumber * 100 + 0.5)
bytes_to_write = struct.pack(">H", n)

- gelonida

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添加了一个两字节的解决方案。 - gelonida

请注意，n = int(floatnumber * 100 + 0.5) 确保任何浮点数正确地四舍五入到小数点后两位最接近的浮点数。如果您的上下文中已经将数字舍入为两位小数，则可以从上面的代码中删除 + 0.5。但是，如果您保留它，它不会造成任何伤害，如果您输入未舍入的数字，它将被四舍五入。 - gelonida

Answer 4

根据您的评论，您需要这个：

number = float(input("Enter any number:"))
decimal = int(str(number).split(".")[0])
print(decimal)
mantissa= int(str(number).split(".")[1])
print(mantissa)
if mantissa != 0:
    pass
else:
    mantissa = 0
int_num = decimal*(10**(len(str(mantissa))))+mantissa

您将获得该数字的整数值，不带小数点。现在您可以直接将其转换为二进制。

- theashwanisingla

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该数字将被转换为整数，您可以创建一个二进制数，但在此过程中，您将失去小数点的位置，除非您为其牺牲另一个字节。 - gelonida

是的。但这是根据与@NEA在评论中的讨论得出的解决方案，因为他只想要这个结果。 - theashwanisingla

我的意思是，这个解决方案自动猜测尾数长度，而不是假设为2（增加了复杂性）。在我看来，这并不是优势，在某些边界情况下甚至不可取。它使得无法可预测地转换和还原数据，例如12.34、123.4都会被转换为1234，而反向操作则不知道该在哪里放置小数点。如果您只输入有效数据，则不会有任何区别，但在可能的情况下，我建议进行防御性编程，在给定的情况下，防御性实现甚至会更简单。 - gelonida

是的，你说得对。我们需要为小数点的位置添加额外的名称。 - theashwanisingla

如果发送方和接收方事先同意小数点后的数字位数（例如2），则无需额外的字节，但是发送方和接收方都应该在代码中硬编码。 - gelonida

是的，没错。但是在存在歧义的情况下，发送位置信息是必要的。否则，这段代码足以将任何十进制数据转换为去除小数点的形式。感谢您进行公正的交流。 - theashwanisingla