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  • 硬造的轮子趟过的坑--浮点型转字符串函数

    浮点型转字符串是最常见的一个功能了,对于弱类型语言来说更是几乎感觉不到。但现在问个问题?用C语言写一个浮点数转字符串的函数,有多难呢?

    一开始写这个函数的时候是大二的时候,那时候在学C51单片机,用到1602显示屏,就是下图这货,通常遇到的情况就是要想要在屏幕上显示整数或者浮点数,1602封装的字库里面接口规范里接收的是字符串,所以在写程序时必须先把整数和浮点数转换成字符串。当时我就找到好像说 itoa , ftoa 这样的方法,但是那两个方法需要使用 stdlib.h 库,而Keil C51 IDE里面没有提供这个库,网上找了很久也没有找到答案,于是就自己着手写了。后来才知道,在stdio.h里面有一个sprintf函数可以做这种转换的事情,这已经是一年多后毕业求职时在某家公司面试的时候被告知的。

    下面开始介绍浮点型转字符串的基本思路:

    1、判断是否为负数,若是负数则作标记,在最后字符串合成时加上负号“-”,并取其绝对值;

      例:-999.98,则设定负数标记位置1,并取其绝对值999.98

    2、把浮点串拆分为整数部分和小数部分;

      例:999.98拆分成 999 和 0.98

    3、先处理小数部分还是整数部分?答案是小数部分,因为小数部分可能会四舍五入进位,对整数部分造成影响;

    4.1、小数部分,假设这里要保留两位小数,取最后一位数字是到哪位呢?实践证明答案是三位,如果取两位,很可能会得到不可思议的结果;

      例:0.98乘以100后得到的结果可能不是98而是97,而乘以1000后得到的结果可能不是980而是979

      因为计算机记录小数是不精确的,在运算时可能会有细小误差,所以我们要取多一位进行四舍五入

    4.2、因为可能进位的原因,从最低位开始逐步获取数字,并使用进位标置判断更新数字;

      例:0.98乘以1000=>979,取最后一位数得到 '9',9>=5,所以标记进位;下一个得到 '7',加上进位标记变成 '8',复位进位标记;再下一个得到 '9';整理起来小数部分得到的字符串就是 '9'、'8';

      Tips:整型数字要加上0x30(十进制48)转为其对应的ASCII字符,如:9+0x30='9'

    4.3、为了说明前面有所提及的整数进位情况,从这里假设为保留一位小数再来演示一次;

      例:0.98乘以100=>97,取最后一位得到 '7',7>=5,所以标记进位;下一个得到 '9',加上进位标记变成 10,所以取得数字 '0', 标记位继续有效,因为这个是小数的最大一位了,所以这个进位要进到整数中去,这里要做好标记

    5.1、整数部分,假设最高支持5位,从高位到低位分别取出数字;

      例:999取得 '0'、'0'、'9'、'9'、'9'

    5.2、整数部分,处理小数进位到整数来的标记,从最低到最高位逐级进位

      例:这里的 9 一直进位,直到最高一位从 0 变成了 1,'0'、'0'、'9'、'9'、'9'变成了 '0'、'1'、'0'、'0'、'0'

    5.3、整数部分,从高位到低位判断非0第一次出现的位置,定为整数部分的字符串,前面的0忽略;

      例:01000的真正字符串是'1'、'0'、'0'、'0',前的一个'0'忽略

    6、拼装小数部分、整数部分、小数点和可能的负号;

      例:保留一位小数得到了 "-1000.0"

     

    陷阱总结:

    1、小数部分一定要取到保留的下一位,即使看起来保留的下一位就是0,否则可能会 1.8 变成 "1.7" 而实际是 1.79...

    2、小数部分不能直接向整数部分一样乘以一个数然后去掉前面的0,否则会使像 1.02 变成 "1.2",把小数中的前面的0吃掉了;

    3、记得取出的数字要转成字符,更要注意大小比较时,数字要与数字相比较,字符要与字符相比较,不可混用,两者大小相差48;

    4、留意每一步的进位,小数到整数部分的进位最容易被忽视;

     

    如果没做,真的没想到一个如此基础的函数其间要处理问题是如此之多,很感谢那些算法大牛们为我们铺好一条条康庄大道,让我们在编程的世界里更加轻松地驰骋。下面是我一年前大学三年级时用C语言写的实现代码,跟上面说的思路在细节上稍有顺序不同,可能看起来非常冗余,可能还有一些尚未发现的BUG,可能大家会有更高明的实现算法。还请多多交流。

      1 //浮点型转字符串
      2 void float2Str(double fda,char *pString,uint8 dNum){
      3     uint8 i;
      4     bit negative=0;    //负数标志位
      5     bit X999        = 0;        //小数部分四舍五入进位标志
      6     bit XtoZ        = 0;        //小数到整数的进位标志
      7     uint8 intLen=5;
      8     uint8 cdat[6]={0};        //分部分时的字符串
      9     uint8 whole[18]={0};    //整个数的字符串,其中留多一位为0x00    
     10 
     11     int ida;                //整数部分
     12     double dec;                //小数部分
     13     
     14     if (fda < 0){                //若为负数取绝对值
     15         fda = -fda;
     16         negative = 1;    
     17     }
     18     ida = (int) (fda) ;
     19     dec = fda - ida;
     20     
     21 ///////////////////小数部分转换//////////////    
     22     if (dNum >= 6)            //小数最多显示5位
     23         dNum = 5;
     24     switch (dNum +1){
     25         case 6:{
     26             cdat[5] = (char)  (((long) (dec *1000000l))%10);    //0.0000001位    
     27             whole[15+ 6-dNum] = cdat[5] + 0x30;    
     28             //四舍五入算法
     29             if (X999 == 1){
     30                 if (whole[15+ 6-dNum] < '9'){        //小于9就加1
     31                     whole[15+ 6-dNum] += 1;    
     32                     X999 = 0;
     33                 }else{            //否则继续进位,本位置0
     34                     whole[15+ 6-dNum] = '0';
     35                 }                    
     36             }
     37             
     38             if ( dNum==5){                
     39                 if (whole[15+ 6-dNum] >= '5')
     40                     X999 = 1;
     41                 whole[15+ 6-dNum] = 0x00;
     42             }
     43             //////////////////////////
     44             
     45         }
     46         case 5:{
     47             cdat[4] = (char)  (((long) (dec *100000l))%10);        //0.000001位    
     48             whole[15+ 5-dNum] = cdat[4] + 0x30;    
     49             //四舍五入算法
     50             if (X999 == 1){
     51                 if (whole[15+ 5-dNum] < '9'){        //小于9就加1
     52                     whole[15+ 5-dNum] += 1;    
     53                     X999 = 0;
     54                 }else{            //否则继续进位,本位置0
     55                     whole[15+ 5-dNum]  = '0';
     56                 }                    
     57             }
     58             
     59             if ( dNum==4){                
     60                 if (whole[15+ 5-dNum] >= '5')
     61                     X999 = 1;
     62                 whole[15+ 5-dNum] = 0x00;
     63             }
     64             //////////////////////////
     65     
     66         }
     67         case 4:{
     68             cdat[3] = (char)  (((long) (dec *10000l))%10);        //0.00001位
     69             whole[15+ 4-dNum] = cdat[3] + 0x30;        
     70             //四舍五入算法
     71             if (X999 == 1){
     72                 if (whole[15+ 4-dNum] < 0x39){        //小于9就加1
     73                     whole[15+ 4-dNum] += 1;    
     74                     X999 = 0;
     75                 }else{            //否则继续进位,本位置0
     76                     whole[15+ 4-dNum]  = '0';
     77                 }                    
     78             }
     79             
     80             if ( dNum==3){                
     81                 if (whole[15+ 4-dNum] >= '5')
     82                     X999 = 1;
     83                 whole[15+ 4-dNum] = 0x00;
     84             }
     85             //////////////////////////
     86 
     87         }
     88         case 3:    {
     89             cdat[2] = (char)  (((long) (dec *1000l))%10);            //0.001位
     90             whole[15+ 3-dNum] = cdat[2] + 0x30;        
     91             //四舍五入算法
     92             if (X999 == 1){
     93                 if (whole[15+ 3-dNum] < 0x39){        //小于9就加1
     94                     whole[15+ 3-dNum] += 1;    
     95                     X999 = 0;
     96                 }else{            //否则继续进位,本位置0
     97                     whole[15+ 3-dNum]  = '0';
     98                 }
     99             }
    100             if ( dNum==2){                
    101                 if (whole[15+ 3-dNum] >= '5')
    102                     X999 = 1;
    103                 whole[15+ 3-dNum] = 0x00;
    104             }
    105             //////////////////////////
    106             
    107         }
    108         case 2:{
    109             cdat[1] = (char)  (((long) (dec *100l))%10);            //0.01位
    110             whole[15+ 2-dNum] = cdat[1] + 0x30;    
    111             //四舍五入算法
    112             if (X999 == 1)    {
    113                 if (whole[15+ 2-dNum] < 0x39){        //小于9就加1
    114                     whole[15+ 2-dNum] += 1;
    115                     X999 = 0;
    116                 }else{            //否则继续进位,本位置0
    117                     whole[15+ 2-dNum]  = '0';
    118                 }
    119             }
    120             if ( dNum==1){                
    121                 if (whole[15+ 2-dNum] >= '5')
    122                     X999 = 1;
    123                 whole[15+ 2-dNum] = 0x00;
    124             }
    125             //////////////////////////
    126             
    127         }    
    128         case 1:{
    129             cdat[0] = (char)  (((long) (dec *10l))%10);                //0.1位
    130             whole[15+ 1-dNum] = cdat[0] + 0x30;    
    131             //四舍五入算法
    132             if (X999 == 1){
    133                 if (whole[15+ 1-dNum] < 0x39)
    134                     whole[15+ 1-dNum] += 1;    
    135                 else{
    136                     XtoZ = 1;
    137                     whole[15+ 1-dNum] = '0';    
    138                 }
    139                 X999 = 0;
    140             }
    141             
    142             if ( dNum==0){                
    143                 if (whole[15+ 1-dNum] >= '5')
    144                     XtoZ = 1;
    145                 whole[15+ 1-dNum] = 0x00;
    146             }
    147             /////////////////////////
    148             
    149         }            
    150     }
    151     
    152 /////////////////////添加小数点////////////////    
    153     whole[15 - dNum] = '.' ;
    154     
    155 ///////////////////整数部分转换//////////////    
    156     cdat [0] = (char)(ida / 10000 ) ;
    157     cdat [1] = (char)((ida % 10000) /1000);
    158     cdat [2] = (char)((ida % 1000) /100);
    159     cdat [3] = (char)((ida % 100) /10);
    160     cdat [4] = (char)((ida % 10) /1);
    161     for (i=0;i<5;i++){                        //转换成ASCII码
    162         cdat[i] = cdat[i] + 48;
    163     }
    164     
    165     //四舍五入算法,整数部分(未完)
    166     if (XtoZ == 1){
    167         if (cdat[4] < '9'){                //个位小于9
    168             cdat[4] += 1;            
    169         }else{
    170             cdat[4] = '0';
    171             if (cdat[3] < '9'){            //十位小于9
    172                 cdat[3] += 1;
    173             }else{
    174                 cdat[3] = '0';
    175                 if (cdat[2] < '9'){        //百位小于9
    176                     cdat[2] += 1;
    177                 }else{
    178                     cdat[2] = '0';
    179                     if (cdat[1] < '9'){    //千位小于9
    180                         cdat[1] += 1;
    181                     }else{
    182                         cdat[1] = '0';
    183                         cdat[0] += 1;        //万位加1
    184                     }
    185                 }                
    186             }
    187         }
    188         XtoZ = 0;
    189     }
    190     
    191     ////////////////////////////////////////////////////    
    192     if (cdat[0] == '0'){
    193         intLen = 4;
    194         if (cdat[1] == '0'){
    195             intLen = 3;
    196             if (cdat[2] == '0'){
    197                 intLen = 2;
    198                 if (cdat[3] == '0')
    199                     intLen = 1;            
    200             }
    201         }
    202     }
    203     
    204     for (i=0;i<5;i++){
    205         whole[10 + i - dNum] = cdat[i];        
    206     }        
    207 ///////////////////////拼合符点数/////////////////////////////////    
    208     if (negative == 1){
    209         whole [ 14 - intLen - dNum] = '-';
    210         for ( i=(14 - intLen - dNum) ;i<19; i++){
    211             *pString = whole[i];        
    212             pString ++;
    213         }
    214     }else{
    215         for ( i=(15 - intLen - dNum) ;i<19; i++){
    216             *pString = whole[i];    
    217             pString ++;
    218         }        
    219     }    
    220     
    221 }

     

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