将 System.Double 表示为可排序字符串的最佳方法是什么？答案

【问题标题】：What's the best way to represent System.Double as a sortable string?将 System.Double 表示为可排序字符串的最佳方法是什么？
【发布时间】：2011-10-12 00:51:14
【问题描述】：

在所有基础类型都是字符串的数据格式中，数字类型必须转换为可以按字母顺序进行比较的标准化字符串格式。例如，如果没有负数，则值 27 的 short 可以表示为 00027。

将double 表示为字符串的最佳方式是什么？在我的情况下，我可以忽略否定，但我很好奇在任何一种情况下你会如何表示双重。

更新

根据 Jon Skeet 的建议，我现在正在使用它，虽然我不能 100% 确定它会正常工作：

static readonly string UlongFormatString = new string('0', ulong.MaxValue.ToString().Length);

public static string ToSortableString(this double n)
{
    return BitConverter.ToUInt64(BitConverter.GetBytes(BitConverter.DoubleToInt64Bits(n)), 0).ToString(UlongFormatString);
}

public static double DoubleFromSortableString(this string n)
{
    return BitConverter.Int64BitsToDouble(BitConverter.ToInt64(BitConverter.GetBytes(ulong.Parse(n)), 0));
}

更新 2

我已经确认了 Jon 的怀疑 - 使用此方法无法使用底片。下面是一些示例代码：

void Main()
{
    var a = double.MaxValue;
    var b = double.MaxValue/2;
    var c = 0d;
    var d = double.MinValue/2;
    var e = double.MinValue;
    Console.WriteLine(a.ToSortableString());
    Console.WriteLine(b.ToSortableString());
    Console.WriteLine(c.ToSortableString());
    Console.WriteLine(d.ToSortableString());
    Console.WriteLine(e.ToSortableString());
}

static class Test
{
    static readonly string UlongFormatString = new string('0', ulong.MaxValue.ToString().Length);
    public static string ToSortableString(this double n)
    {
        return BitConverter.ToUInt64(BitConverter.GetBytes(BitConverter.DoubleToInt64Bits(n)), 0).ToString(UlongFormatString);
    }
}

产生以下输出：

09218868437227405311
09214364837600034815
00000000000000000000
18437736874454810623
18442240474082181119

显然没有按预期排序。

更新 3

下面接受的答案是正确的。谢谢大家！

【问题讨论】：

为什么要对字符串（=表示）而不是实际值进行排序？这几乎总是一个坏主意。
@Konrad 我在问题中解释了这一点 - “所有基础类型都是字符串”。具体来说，我使用的是 Lucene，但还有其他格式也需要按字母排序。

标签： c# .net sorting double

【解决方案1】：

考虑到巨大的范围（double.MaxValue 是 1.7976931348623157E+308），对于双打来说，填充可能相当尴尬。

字符串表示是否仍然必须是人类可读的，或者只是可逆的？

这提供了一个可逆的转换，导致一个相当短的字符串表示保留字典顺序 - 但它根本不明显 double 值来自字符串。

编辑：不要单独使用BitConverter.DoubleToInt64Bits。这颠倒了负值的顺序。

我确定您可以使用DoubleToInt64Bits 执行此转换，然后进行一些小操作，但不幸的是我无法使其工作现在，我有三个急于去公园的孩子......

为了使一切正确排序，负数需要以反码格式而不是符号大小存储（否则负数和正数以相反的顺序排序），并且需要翻转符号位（以进行负数排序小于正数）。这段代码应该可以解决问题：

static ulong EncodeDouble(double d)
{
    long ieee = System.BitConverter.DoubleToInt64Bits(d);
    ulong widezero = 0;
    return ((ieee < 0)? widezero: ((~widezero) >> 1)) ^ (ulong)~ieee;
}

static double DecodeDouble(ulong lex)
{
    ulong widezero = 0;
    long ieee = (long)(((0 <= (long)lex)? widezero: ((~widezero) >> 1)) ^ ~lex);
    return System.BitConverter.Int64BitsToDouble(ieee);
}

在这里演示：http://ideone.com/JPNPY

以下是字符串之间的完整解决方案：

static string EncodeDouble(double d)
{
    long ieee = System.BitConverter.DoubleToInt64Bits(d);
    ulong widezero = 0;
    ulong lex = ((ieee < 0)? widezero: ((~widezero) >> 1)) ^ (ulong)~ieee;
    return lex.ToString("X16");
}

static double DecodeDouble(string s)
{
    ulong lex = ulong.Parse(s, System.Globalization.NumberStyles.AllowHexSpecifier);
    ulong widezero = 0;
    long ieee = (long)(((0 <= (long)lex)? widezero: ((~widezero) >> 1)) ^ ~lex);
    return System.BitConverter.Int64BitsToDouble(ieee);
}

演示：http://ideone.com/pFciY

【讨论】：

我知道问题说不处理否定是可以的，但无论如何，对于下一个出现的读者来说，在你的回答中值得一提。当然可以将人类可读的表示附加到原始位的 Base64（或类似）编码。
@Ben：我认为它们并没有受到真正的影响——如果你有一个处理负 Int64 值的字符串格式，它也适用于负双精度。
@Ben：为什么？应该没问题，只要您的 Int64 格式已经是可排序的。换句话说，它减少了按字典顺序格式化所有 Int64 值的问题，包括负数。
@Jon，这是一个很好的答案 - 老实说，我不太确定表示负数的最佳方法是考虑到正负极端在中间趋向于零。我想我可以转换为 ulong 并将值增加 long.MaxValue？
@Nathan：你实际上想减去long.MinValue（这样就变成了0）。这绝对是一个选择 - 再次，如果您对表示不是真正人类可读的表示感到满意:)

【解决方案2】：

我相信修改后的科学记数法，以指数为先，并使用下划线表示正数，将按照与数字相同的顺序进行词汇排序。

如果你愿意，你甚至可以附加正常的表示，因为后缀不会影响排序。

例子

E000M3    +3.0
E001M2.7  +27.0

很遗憾，它不适用于负数或负指数。您可以为指数引入偏差，就像 IEEE 格式在内部使用一样。

【讨论】：

【解决方案3】：

事实证明... org.apache.solr.util 包包含 NumberUtils 类。此类具有静态方法，可以完成将双精度数（和其他数据值）转换为可排序字符串（并返回）所需的一切。这些方法使用起来再简单不过了。几点说明：

当然，NumberUtils 是用 Java（不是 c#）编写的。我猜代码可以转换为c#...但是，我并不精通c#。源代码可在线获取。
生成的字符串（根本）不可打印。
代码中的 cmets 表明所有特殊情况（包括负数和无穷大）都应该正常工作。
我没有做过任何基准测试...但是，基于对代码的快速扫描，它应该非常快。

下面的代码显示了使用这个库需要做什么。

String key = NumberUtils.double2sortableStr(35.2);

【讨论】：