Як відформатувати число з плаваючою комою з точно двома значущими цифрами в bash?


17

Я хочу надрукувати число з плаваючою комою з точно двома значущими цифрами в bash (можливо, використовуючи звичайний інструмент, як awk, bc, dc, perl тощо).

Приклади:

  • 76543 має бути надруковано як 76000
  • 0,0076543 має бути надруковано як 0,0076

В обох випадках значущі цифри - 7 та 6. Я прочитав відповіді на подібні проблеми, як-от:

Як округлити числа з плаваючою комою в оболонці?

Bash обмежує точність змінних з плаваючою точкою

але відповіді зосереджені на обмеженні кількості знаків після коми (наприклад, bcкоманда з scale=2абоprintf команда з %.2f) замість значних цифр.

Чи є простий спосіб відформатувати число точно з двома значущими цифрами чи потрібно записати власну функцію?

Відповіді:


13

Ця відповідь на перше пов'язане питання має майже закінчувальну лінію в кінці:

Дивіться також %gдля округлення до визначеної кількості значущих цифр.

Тож можна просто написати

printf "%.2g" "$n"

(але дивіться розділ нижче про десятковий роздільник і локаль, і зауважте, що не-Bash printfне потребує підтримки %fта %g).

Приклади:

$ printf "%.2g\n" 76543 0.0076543
7.7e+04
0.0077

Звичайно, тепер у вас є представлення мантісса-експонента, а не чисте десяткове значення, тому ви хочете перетворити назад:

$ printf "%0.f\n" 7.7e+06
7700000

$ printf "%0.7f\n" 7.7e-06
0.0000077

З'єднавши все це разом і увімкнувши його у функцію:

# Function round(precision, number)
round() {
    n=$(printf "%.${1}g" "$2")
    if [ "$n" != "${n#*e}" ]
    then
        f="${n##*e-}"
        test "$n" = "$f" && f= || f=$(( ${f#0}+$1-1 ))
        printf "%0.${f}f" "$n"
    else
        printf "%s" "$n"
    fi
}

(Примітка. Ця функція записана у переносній оболонці (POSIX), але передбачає, що вона printfобробляє перетворення з плаваючою комою. Bash має вбудованийprintf що робить, тож ви тут добре, і реалізація GNU також працює, тому більшість GNU / Системи Linux можуть безпечно використовувати Dash).

Тестові справи

radix=$(printf %.1f 0)
for i in $(seq 12 | sed -e 's/.*/dc -e "12k 1.234 10 & 6 -^*p"/e' -e "y/_._/$radix/")
do
    echo $i "->" $(round 2 $i)
done

Результати тесту

.000012340000 -> 0.000012
.000123400000 -> 0.00012
.001234000000 -> 0.0012
.012340000000 -> 0.012
.123400000000 -> 0.12
1.234 -> 1.2
12.340 -> 12
123.400 -> 120
1234.000 -> 1200
12340.000 -> 12000
123400.000 -> 120000
1234000.000 -> 1200000

Примітка про десятковий роздільник та локаль

Все, що працює вище, передбачає, що символ радіації (також відомий як десятковий роздільник) є ., як і в більшості англійських мов. Інші локалі використовують ,замість цього, а деякі оболонки мають вбудований, printfщо відповідає локалі. У цих оболонках вам може знадобитися встановити LC_NUMERIC=Cпримусове використання в .якості радіаційного символу або написати, /usr/bin/printfщоб запобігти використанню вбудованої версії. Останнє ускладнюється тим, що (принаймні деякі версії), здається, завжди розбирають аргументи, використовуючи ., але друкуючи, використовуючи поточні параметри локалі.


@ Stéphane Chazelas, чому ти змінив мій ретельно перевірений шеббанг POSIX оболонки назад на Bash після того, як я зняв башизм? Ваш коментар згадує %f/ %g, але це printfаргумент, і printfдля оболонки POSIX не потрібно POSIX. Я думаю, ви мали б коментувати замість редагування там.
Toby Speight

printf %gне можна використовувати в сценарії POSIX. Це правда, що це printfутиліта, але ця програма вбудована в більшість оболонок. OP позначений як bash, тому використання bash shebang - це один простий спосіб отримати printf, який підтримує% g. В іншому випадку вам потрібно буде додати припущення, що ваш printf (або printf вбудований у ваш, shякщо printfвін там вбудований) підтримує нестандартне (але досить поширене) %g...
Stéphane Chazelas

dash's має вбудований printf(який підтримує %g). У системах GNU, mkshмабуть, єдина оболонка в наші дні, яка не буде мати вбудований printf.
Стефан Хазелас

Дякуємо за ваші вдосконалення - я відредагував лише видалити шебанг (оскільки питання позначено тегом bash) та передайте частину цього нотаткам - чи це зараз правильно?
Toby Speight

1
На жаль, це не виводить правильну кількість цифр, якщо проміжні цифри - нулі. Наприклад printf "%.3g\n" 0.400дає 0,4 не
0,400

4

TL; DR

Просто скопіюйте та скористайтеся функцією sigfв розділі A reasonably good "significant numbers" function:. Написано (як і весь код у цій відповіді) для роботи з тире .

Це дасть printfнаближення до цілої частини N з $sigцифрами.

Про десятковий роздільник.

Перша проблема, яку слід вирішити за допомогою printf, - це ефект і використання "десяткової позначки", яка в США - точка, а в DE - кома (наприклад). Це проблема, тому що те, що працює для певної локалі (або оболонки), буде невдалим з деяким іншим мовою. Приклад:

$ dash -c 'printf "%2.3f\n" 12.3045'
12.305
$  ksh -c 'printf "%2.3f\n" 12.3045'
ksh: printf: 12.3045: arithmetic syntax error
ksh: printf: 12.3045: arithmetic syntax error
ksh: printf: warning: invalid argument of type f
12,000
$ ksh -c 'printf "%2.2f\n" 12,3045'
12,304

Одне поширене (і неправильне рішення) - встановити LC_ALL=Cкоманду printf. Але це встановлює десятковий знак фіксованою десятковою комою. Для локалів, де кома (або інша) є загальновживаним символом, який є проблемою.

Рішення полягає в тому, щоб дізнатись всередині скрипту для оболонки, на якій він працює, що є місцевим десятковим роздільником. Це досить просто:

$ printf '%1.1f' 0
0,0                            # for a comma locale (or shell).

Видалення нулів:

$ dec="$(IFS=0; printf '%s' $(printf '%.1f'))"; echo "$dec"
,                              # for a comma locale (or shell).

Це значення використовується для зміни файлу зі списком тестів:

sed -i 's/[,.]/'"$dec"'/g' infile

Це робить запуски на будь-якій оболонці чи локалі автоматично дійсними.


Деякі основи.

Вирізати число, яке слід відформатувати, має бути інтуїтивно зрозумілим %.*eабо навіть форматом %.*gprintf. Основна відмінність використання %.*eабо в %.*gтому, як вони рахують цифри. Один користується повним рахунком, іншому потрібно менше 1:

$ printf '%.*e  %.*g' $((4-1)) 1,23456e0 4 1,23456e0
1,235e+00  1,235

Це добре працювало для 4 значущих цифр.

Після того, як кількість цифр буде вирізана з числа, нам потрібен додатковий крок для форматування чисел із показниками, відмінними від 0 (як це було вище).

$ N=$(printf '%.*e' $((4-1)) 1,23456e3); echo "$N"
1,235e+03
$ printf '%4.0f' "$N"
1235

Це працює правильно. Кількість цілочисельної частини (ліворуч від десяткової позначки) - це лише значення показника ($ exp). Необхідна кількість десяткових знаків - це кількість значущих цифр ($ sig) за вирахуванням кількості цифр, що вже використовуються в лівій частині десяткового роздільника:

a=$((exp<0?0:exp))                      ### count of integer characters.
b=$((exp<sig?sig-exp:0))                ### count of decimal characters.
printf '%*.*f' "$a" "$b" "$N"

Оскільки невід'ємна частина fформату не має обмежень, насправді немає необхідності чітко заявляти про це, і цей (простіший) код працює:

a=$((exp<sig?sig-exp:0))                ### count of decimal characters.
printf '%0.*f' "$a" "$N"

Перший суд.

Перша функція, яка могла б зробити це більш автоматизованим способом:

# Function significant (number, precision)
sig1(){
    sig=$(($2>0?$2:1))                      ### significant digits (>0)
    N=$(printf "%0.*e" "$(($sig-1))" "$1")  ### N in sci (cut to $sig digits).
    exp=$(echo "${N##*[eE+]}+1"|bc)         ### get the exponent.
    a="$((exp<sig?sig-exp:0))"              ### calc number of decimals.
    printf "%0.*f" "$a" "$N"                ### re-format number.
}

Ця перша спроба працює з багатьма цифрами, але не вдасться до чисел, для яких кількість доступних цифр менша від значущої кількості, яку вимагається, а показник менше -4:

   Number       sig                       Result        Correct?
   123456789 --> 4<                       123500000 >--| yes
       23455 --> 4<                           23460 >--| yes
       23465 --> 4<                           23460 >--| yes
      1,2e-5 --> 6<                    0,0000120000 >--| no
     1,2e-15 -->15< 0,00000000000000120000000000000 >--| no
          12 --> 6<                         12,0000 >--| no  

Це додасть багато нулів, які не потрібні.

Другий судовий процес.

Щоб вирішити, що нам потрібно очистити N від показника та будь-яких зворотних нулів. Тоді ми можемо отримати ефективну довжину цифр і працювати з цим:

# Function significant (number, precision)
sig2(){ local sig N exp n len a
    sig=$(($2>0?$2:1))                      ### significant digits (>0)
    N=$(printf "%+0.*e" "$(($sig-1))" "$1") ### N in sci (cut to $sig digits).
    exp=$(echo "${N##*[eE+]}+1"|bc)         ### get the exponent.
    n=${N%%[Ee]*}                           ### remove sign (first character).
    n=${n%"${n##*[!0]}"}                    ### remove all trailing zeros
    len=$(( ${#n}-2 ))                      ### len of N (less sign and dec).
    len=$((len<sig?len:sig))                ### select the minimum.
    a="$((exp<len?len-exp:0))"              ### use $len to count decimals.
    printf "%0.*f" "$a" "$N"                ### re-format the number.
}

Однак це використовується математика з плаваючою комою, і "нічого не буває просто в плаваючій точці": Чому мої числа не складаються?

Але нічого у "плаваючої точки" просто.

printf "%.2g  " 76500,00001 76500
7,7e+04  7,6e+04

Однак:

 printf "%.2g  " 75500,00001 75500
 7,6e+04  7,6e+04

Чому ?:

printf "%.32g\n" 76500,00001e30 76500e30
7,6500000010000000001207515928855e+34
7,6499999999999999997831226199114e+34

А також команда printf- це вбудована кількість оболонок.
Які printfвідбитки можуть змінюватися в оболонці:

$ dash -c 'printf "%.*f" 4 123456e+25'
1234560000000000020450486779904.0000
$  ksh -c 'printf "%.*f" 4 123456e+25'
1234559999999999999886313162278,3840

$  dash ./script.sh
   123456789 --> 4<                       123500000 >--| yes
       23455 --> 4<                           23460 >--| yes
       23465 --> 4<                           23460 >--| yes
      1.2e-5 --> 6<                        0.000012 >--| yes
     1.2e-15 -->15<              0.0000000000000012 >--| yes
          12 --> 6<                              12 >--| yes
  123456e+25 --> 4< 1234999999999999958410892148736 >--| no

Досить хороша функція "значної кількості":

dec=$(IFS=0; printf '%s' $(printf '%.1f'))   ### What is the decimal separator?.
sed -i 's/[,.]/'"$dec"'/g' infile

zeros(){ # create an string of $1 zeros (for $1 positive or zero).
         printf '%.*d' $(( $1>0?$1:0 )) 0
       }

# Function significant (number, precision)
sigf(){ local sig sci exp N sgn len z1 z2 b c
    sig=$(($2>0?$2:1))                      ### significant digits (>0)
    N=$(printf '%+e\n' $1)                  ### use scientific format.
    exp=$(echo "${N##*[eE+]}+1"|bc)         ### find ceiling{log(N)}.
    N=${N%%[eE]*}                           ### cut after `e` or `E`.
    sgn=${N%%"${N#-}"}                      ### keep the sign (if any).
    N=${N#[+-]}                             ### remove the sign
    N=${N%[!0-9]*}${N#??}                   ### remove the $dec
    N=${N#"${N%%[!0]*}"}                    ### remove all leading zeros
    N=${N%"${N##*[!0]}"}                    ### remove all trailing zeros
    len=$((${#N}<sig?${#N}:sig))            ### count of selected characters.
    N=$(printf '%0.*s' "$len" "$N")         ### use the first $len characters.

    result="$N"

    # add the decimal separator or lead zeros or trail zeros.
    if   [ "$exp" -gt 0 ] && [ "$exp" -lt "$len" ]; then
            b=$(printf '%0.*s' "$exp" "$result")
            c=${result#"$b"}
            result="$b$dec$c"
    elif [ "$exp" -le 0 ]; then
            # fill front with leading zeros ($exp length).
            z1="$(zeros "$((-exp))")"
            result="0$dec$z1$result"
    elif [ "$exp" -ge "$len" ]; then
            # fill back with trailing zeros.
            z2=$(zeros "$((exp-len))")
            result="$result$z2"
    fi
    # place the sign back.
    printf '%s' "$sgn$result"
}

І результати такі:

$ dash ./script.sh
       123456789 --> 4<                       123400000 >--| yes
           23455 --> 4<                           23450 >--| yes
           23465 --> 4<                           23460 >--| yes
          1.2e-5 --> 6<                        0.000012 >--| yes
         1.2e-15 -->15<              0.0000000000000012 >--| yes
              12 --> 6<                              12 >--| yes
      123456e+25 --> 4< 1234000000000000000000000000000 >--| yes
      123456e-25 --> 4<       0.00000000000000000001234 >--| yes
 -12345.61234e-3 --> 4<                          -12.34 >--| yes
 -1.234561234e-3 --> 4<                       -0.001234 >--| yes
           76543 --> 2<                           76000 >--| yes
          -76543 --> 2<                          -76000 >--| yes
          123456 --> 4<                          123400 >--| yes
           12345 --> 4<                           12340 >--| yes
            1234 --> 4<                            1234 >--| yes
           123.4 --> 4<                           123.4 >--| yes
       12.345678 --> 4<                           12.34 >--| yes
      1.23456789 --> 4<                           1.234 >--| yes
    0.1234555646 --> 4<                          0.1234 >--| yes
       0.0076543 --> 2<                          0.0076 >--| yes
   .000000123400 --> 2<                      0.00000012 >--| yes
   .000001234000 --> 2<                       0.0000012 >--| yes
   .000012340000 --> 2<                        0.000012 >--| yes
   .000123400000 --> 2<                         0.00012 >--| yes
   .001234000000 --> 2<                          0.0012 >--| yes
   .012340000000 --> 2<                           0.012 >--| yes
   .123400000000 --> 2<                            0.12 >--| yes
           1.234 --> 2<                             1.2 >--| yes
          12.340 --> 2<                              12 >--| yes
         123.400 --> 2<                             120 >--| yes
        1234.000 --> 2<                            1200 >--| yes
       12340.000 --> 2<                           12000 >--| yes
      123400.000 --> 2<                          120000 >--| yes

0

Якщо у вас є номер вже як рядок, тобто як "3456" або "0,003756", ви потенційно можете зробити це лише за допомогою маніпуляції з рядком. Далі йде з моєї голови, і не ретельно перевірений, і використовує sed, але врахуйте:

f() {
    local A="$1"
    local B="$(echo "$A" | sed -E "s/^-?0?\.?0*//")"
    local C="$(eval echo "${A%$B}")"
    if ((${#B} > 2)); then
        D="${B:0:2}"
    else
        D="$B"
    fi
    echo "$C$D"
}

Якщо ви в основному знімаєте і зберігаєте будь-які "-0.000" речі на початку, тоді використовуйте просту операцію з підрядкою на решті. Одне застереження щодо вищезазначеного полягає в тому, що кілька провідних 0 не видаляються. Я залишу це як вправу.


1
Більше, ніж вправа: воно не забиває цілі числа нулями, а також не враховує вбудовану десяткову точку. Але так, це можливо при використанні цього підходу (хоча досягнення цього може бути вищим за навички ОП).
Томас Дікі
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.