在C++中格式化n个有效数字而不使用科学计数法

Question

我希望将浮点数值格式化为n个有效数字，但永远不使用科学计数法（即使它会更短）。

格式规范%f不涉及有效数字，%g有时会给出科学计数法（这在我的使用中是不合适的）。

我希望值以 "123"、"12.3"、"1.23" 或 "0.000000123" 的形式呈现。

是否有一种优雅的方式可使用C++或Boost实现此目的？

- PeteC

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那么你想要将123456打印为123000吗？ - Mats Petersson

@MatsPetersson，是的，这就是我要说的（但实际上我正在将百分比值格式化为3个有效数字，因此不会出现问题）。 - PeteC

可能是个好方法，但我还没有测试过：https://dev59.com/k2Up5IYBdhLWcg3wmYct#15167203 - Gauthier Boaglio

Answer 1

我知道的最好方法（并且在我的代码中使用它）是

#include <string>
#include <math.h>
#include <sstream>
#include <iomanip>

int round(double number)
{
    return (number >= 0) ? (int)(number + 0.5) : (int)(number - 0.5);
}

std::string format(double f, int n)
{
    if (f == 0) {
        return "0";
    }            
    int d = (int)::ceil(::log10(f < 0 ? -f : f)); /*digits before decimal point*/
    double order = ::pow(10., n - d);
    std::stringstream ss;
    ss << std::fixed << std::setprecision(std::max(n - d, 0)) << round(f * order) / order;
    return ss.str();
}

c++11已经有std::round了，因此您在新编译器中将不需要我的这个版本。

我正在利用的技巧是通过取基数为10的对数来计算小数点前的数字位数，并将其从所需精度中减去，以获得所需的精度。

它也满足@Mats Petersson的要求，因此可以在所有情况下使用。

我不喜欢的一点是对零的初始检查（以使对数函数不崩溃）。欢迎改进建议/直接编辑本答案。

- Bathsheba

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相當不優雅，但到目前為止最接近的解法！謝謝。但仍會以科學記號印出：format(0.00000123456, 3) 印出 1.23e-06。 - PeteC

好的，试试我的修改后的答案。Pint说它很完美（但由于精度最大化，现在甚至更不优雅了）。 - Bathsheba

看起来不错，非常感谢。整个问题令人沮丧，因为“有效数字”的逻辑在标准库中显然存在，但与S.N.方面密不可分。 - PeteC

在我看来，这已经足够优雅了 :) 谢谢。 - Gauthier Boaglio

这里有一个问题（我将尝试自己解决）：如果_f_是十的幂并且_n_> log10 _f_，则输出将在结尾多出一个零。例如，format(100.0, 3)是“100.0”，而实际上应该是“100”（或者理想情况下为“100.”，带有尾数小数点）。 - bdesham

针对@bdesham指出的问题，使用floor(..) + 1而不是ceil(..)可以正确格式化十的幂次方。 - Alexis Leclerc

Answer 2

std::fixed 和 std::setprecision（以及一般的 <iomanip>）是你的好朋友。

std::cout << 0.000000123 << '\n';

打印 1.23e-07 和

std::cout << std::setprecision(15) << std::fixed << 0.000000123 << '\n';

打印 0.000000123000000

只需记住浮点数具有有限的精度，因此

std::cout << std::fixed << 123456789012345678901234567890.0 << '\n';

将会打印出123456789012345677877719597056.000000（可能不是您想要的）

- Massa

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两者都不是我想要的。"1.23e-07" 是标准形式，我想避免使用它。"0.000000123000000" 是固定小数点位数的数字，而我需要一个固定有效数字位数的数字。 - PeteC

Answer 3

我认为你需要自己去除尾随的零：

string trimString(string str)
{
    string::size_type s;
    for(s=str.length()-1; s>0; --s)
    {
        if(str[s] == '0') str.erase(s,1);
        else break;
    }
    if(str[s] == '.') str.erase(s,1);
    return str;
}

使用方法：

double num = 0.000000123;
stringstream ss;
ss << num;
ss.str("");
ss << std::setprecision(15) << std::fixed << num; // outputs 0.000000123000000
string str;
ss >> str;
str = trimString(str);
cout << str << endl;  // outputs 0.000000123

组合：

string format(int prec, double d) {
    stringstream ss;
    ss << d;
    ss.str("");
    ss << std::setprecision(prec) << std::fixed << d;

    string str;
    ss >> str;
    string::size_type s;
    for(s=str.length() - 1; s > 0; --s)
    {
        if(str[s] == '0') str.erase(s,1);
        else break;
    }
    if(str[s] == '.') str.erase(s,1);
    return str;
}

使用方法:

double num = 0.000000123;
cout << format(15, num) << std::endl;

如果有人知道更好的方法...

- Gauthier Boaglio