如何在不丢失 C 中用户输入的精度的情况下将浮点数转换为字符串？

Question

这是我想要做的：

• 我需要打印一个浮点数的小数部分，在用户输入过程中该浮点数必须输入为 float。
• 小数部分应该是：如果float是43.3423，输出应该是3423；如果数字为 45.3400，则输出应为 3400。
• 这可以通过字符串输入轻松完成，但我需要一种方法来使用float 进行这项工作，而不会丢失额外的零或不将零附加到用户的原始输入。

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这是我已经尝试过的：-

• 将小数部分乘以frac = num - (int)num，然后乘以frac，直到余数为零。但对于 34.3400 之类的情况，此方法会失败 — 此方法不会包含最后两个零。

• 通过

  将浮点数转换为字符串

  char string[20];
  sprintf(string, "%f", float_number);
  

sprintf 函数将浮点数作为字符串，但在这里它也不会自动检测用户输入的精度，并在末尾用额外的零填充字符串（总共 6 个精度）。所以这里也没有得到用户原始输入精度的信息。

那么，有没有办法做到这一点？该数字必须作为用户的浮点数。有什么方法可以获取有关用户输入精度的信息？如果不可能，解释将非常有帮助。

Answer 1

我想我明白你来自哪里。例如。在物理学中，写42.5 或42.500 是有区别的，有效数字的个数 是隐式给出的。 42.5 代表任意数字 x: 42.45 <= x < 42.55，42.500 代表任意 x: 42.4995 <= x < 42.5005。

对于较大的数字，您可以使用科学记数法：1.0e6 表示数字 x 和 x: 950000 <= x < 1050000。

浮点数使用相同的格式，但使用二进制数字（有时称为位；））而不是十进制数字。但是有两个重要的区别：

• 使用的位数（位）仅取决于浮点数的数据类型。如果您的数据类型具有例如尾数有 20 位，存储在其中的每个数字都有这 20 位。尾数总是在“十进制”（二进制？）点之后不加任何部分地存储，因此您不会知道有多少有效位。
• 位和十进制数字之间没有直接映射。您将需要大约 3.5 位来表示十进制数字。所以即使你知道许多有效位，你仍然不知道会有多少有效十进制数字。

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为了解决您的问题，您可以自己将有效位数存储在如下内容中：

struct myNumber
{
    double value;
    int nsignificant;
};

当然，您必须自己解析输入以找出在nsignificant 中放置的内容。此外，至少在此处使用double 作为值，float 的非常有限的精度不会让您走得太远。有了这个，你可以使用nsignificant 来确定一个正确的格式字符串来打印你想要的位数。

这仍然存在上面提到的问题：您不能直接将十进制数字映射到位，因此无法保证您的数字可以以您想要的精度存储。在精确的十进制表示很重要的情况下，您需要为此使用不同的数据类型。 C# provides one，但 C 没有。你必须自己实现它。你可以从这样的开始：

struct myDecimal
{
    long mantissa;
    short exponent;
    short nsignificant;
}

在这个结构中，你可以例如像这样放置1.0e6：

struct myDecimal x = {
    .mantissa = 1;
    .exponent = 6;
    .nsignificant = 2;
};

当然，这需要您自己编写大量代码来解析和格式化这些数字。

Answer 2

在用户输入过程中必须以 float 的形式输入。

那么，有没有办法做到这一点。

几乎。 “诀窍”是注意用户输入的文本长度。下面会记住第一个非空白字符的偏移量和数字输入后的偏移量。

scanf(" %n%f%n", &n1, &input, &n2);

n2 - n1 为代码提供用户输入的长度以表示float。如果用户输入是指数表示法、十六进制 FP 表示法、无穷大、非数字、过多的前导零等，则此方法可能会被愚弄。但适用于直接十进制输入。

想法是将数字打印到至少具有n2 - n1 精度的缓冲区，然后确定要打印多少小数部分。

回想一下，float 通常有大约 6-7 个有效前导数字，因此尝试输入像“123456789.0”这样的文本将导致float 精确值为@987654327 @ 并且输出将基于该值。

#include <float.h>
#include <math.h>

int scan_print_float(void) {
  float input;
  int n1, n2;
  int cnt = scanf(" %n%f%n", &n1, &input, &n2);
  if (cnt == 1) {
    int len = n2 - n1;
    char buf[len * 2 + 1];
    snprintf(buf, sizeof buf, "%.*f", len, input);
    char dp = '.';
    char *p = strchr(buf, dp);
    if (p) {
      int front_to_dp = p + 1 - buf;
      int prec = len - front_to_dp;
      if (prec >= 0) {
        return printf("<%.*s>\n", prec, p+1);
      }
    }
  }
  puts(".");
  return 0;
}

int main(void) {
  while (scan_print_float()) {
    fflush(stdout);
  }
  return EXIT_SUCCESS;
}

输入/输出

43.3423
<3423>
45.3400
<3400>
-45.3400
<3400>
0.00
<00>
1234.500000
<500000>
.
.

为了稳健地处理这种情况和各种边缘情况，代码应该将用户输入读取为 text 而不是 float。

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注意：float 通常可以表示大约 2³² 个数字完全正确。
43.3423 通常不是其中之一。相反，它的准确值为43.3423004150390625

43.3400 通常不是其中之一。相反，它的准确值为43.340000152587890625

Answer 3

唯一的方法是使用原始字符串值和/或舍入所需的精度创建一个结构