将float转换为位置格式的字符串（没有科学符号和假精度）

Question

我想打印一些浮点数，使它们始终以十进制形式书写（例如12345000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000或，而不是科学符号，但我希望结果具有IEEE 754双倍的最多约15.7个有效数字，而不是更多。

理想的情况是，结果是位置十进制格式的最短字符串，当转换为float时，仍然得到相同的值。

众所周知，如果指数大于15或小于-4，则float的repr是以科学符号写成的：

>>> n = 0.000000054321654321
>>> n
5.4321654321e-08  # scientific notation

如果使用str，则生成的字符串仍然是科学符号：

>>> str(n)
'5.4321654321e-08'

有人建议，我可以使用带有f标志和足够精度的format来摆脱科学符号：

>>> format(0.00000005, '.20f')
'0.00000005000000000000'

它适用于这个数字，尽管它有一些额外的尾随零。但.1的相同格式将失败，它给出的十进制数字超出了float的实际机器精度：

>>> format(0.1, '.20f')
'0.10000000000000000555'

如果我的号码是4.5678e-20，使用.20f仍然会失去相对精度：

>>> format(4.5678e-20, '.20f')
'0.00000000000000000005'

这就引出了一个问题：以十进制格式打印任意浮点数的最简单且性能良好的方法是什么，它与repr(n)（或Python 3上的str(n)）中的数字相同，但始终使用十进制格式，而不是科学符号。

即，将浮点值0.00000005转换为字符串'0.00000005'的函数或操作；0.1到'0.1'；4200000000000000000000转换为'42000000000000000000000000'或420000000000000000并将浮点值-4.5678E-5格式化为'-0.000045678'。

赏金期之后：看来至少有两种可行的方法，正如Karin所演示的，使用字符串操作可以实现比我在Python2上的初始算法显著的速度提升。

因此,

• 如果性能很重要并且需要Python2兼容性；或者由于某种原因不能使用decimal模块，那么Karin使用字符串操作的方法就是实现方法。
• 在Python 3上，我的代码稍微短一些也会更快。




Answer 1

不幸的是，似乎连带有float.__format__的新式格式都不支持这一点。floats的默认格式与repr相同；使用f标志时，默认情况下有6个小数位数：

>>> format(0.0000000005, 'f')
'0.000000'

然而,有一种方法可以获得所需的结果--不是最快的结果,而是相对简单的结果：

• 首先使用str()或repr()
将浮点转换为字符串
• 然后根据该字符串创建一个新的decimal实例。
• decimal.__format__支持f标志，该标志提供所需的结果，并且与float不同，它打印实际精度而不是默认精度。

因此，我们可以创建一个简单的实用函数float_to_str:

import decimal

# create a new context for this task
ctx = decimal.Context()

# 20 digits should be enough for everyone :D
ctx.prec = 20

def float_to_str(f):
    """
    Convert the given float to a string,
    without resorting to scientific notation
    """
    d1 = ctx.create_decimal(repr(f))
    return format(d1, 'f')

必须注意不要使用全局十进制上下文，因此为该函数构造了一个新的上下文。这是最快的方式；另一种方法是使用decimal.local_context，但速度会慢一些，为每次转换创建一个新的线程本地上下文和一个上下文管理器。

该函数现在返回从尾数起包含所有可能数字的字符串，四舍五入到最短的等效表示：

>>> float_to_str(0.1)
'0.1'
>>> float_to_str(0.00000005)
'0.00000005'
>>> float_to_str(420000000000000000.0)
'420000000000000000'
>>> float_to_str(0.000000000123123123123123123123)
'0.00000000012312312312312313'

最后一个结果在最后一位四舍五入

正如@karin所指出的，float_to_str(42000000000000000000000.0)并不严格符合预期的格式；它返回4200000000000000，而不拖尾.0。