decimal.js 高精度数值计算库使用指南
项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/de/decimal.js 项目介绍
decimal.js 是一个用于 JavaScript 的任意精度十进制数类型库，专门解决 JavaScript 原生数值计算中存在的精度丢失问题。该库提供了完整的 API，支持高精度的数学运算、三角函数、对数函数等，广泛应用于财务计算、科学计算、统计分析等对数值精度要求极高的场景。
核心特性
- 任意精度计算：支持整数和浮点数的高精度运算
- 完整 API：复现了 JavaScript Number.prototype 和 Math 对象的多数方法
- 多进制支持：处理十六进制、二进制和八进制数值
- 无依赖：纯 JavaScript 实现，无需额外依赖
- 广泛兼容：仅使用 JavaScript 1.5 (ECMAScript 3) 特性
- TypeScript 支持：包含完整的类型定义文件
安装与引入
通过 npm 安装
npm install decimal.js
在浏览器中直接引入
<script src="path/to/decimal.js"></script>
<!-- 或使用 ES 模块 -->
<script type="module">
import Decimal from './path/to/decimal.mjs';
</script>
在 Node.js 中使用
// CommonJS 方式
const Decimal = require('decimal.js');
// ES 模块方式
import Decimal from 'decimal.js';
import { Decimal } from 'decimal.js';
基本使用方法
创建 Decimal 对象
// 使用数字创建
const num1 = new Decimal(123.4567);
// 使用字符串创建（推荐，避免精度丢失）
const num2 = new Decimal('123456.7e-3');
// 从现有 Decimal 实例创建
const num3 = new Decimal(num1);
// 验证相等性
num1.equals(num2) && num2.equals(num3) && num1.equals(num3); // true
避免精度丢失的注意事项
// 不推荐：使用数值字面量可能导致精度丢失
new Decimal(1.0000000000000001); // '1'
new Decimal(88259496234518.57); // '88259496234518.56'
new Decimal(99999999999999999999); // '100000000000000000000'
// 推荐：使用字符串避免精度问题
new Decimal('0.7').plus(new Decimal('0.1')); // '0.8'
多进制数值支持
// 十六进制
const hexNum = new Decimal('0xff.f'); // '255.9375'
// 二进制
const binNum = new Decimal('0b10101100'); // '172'
// 八进制
const octNum = new Decimal('0o77'); // '63'
// 运算和转换
const result = hexNum.plus(binNum); // '427.9375'
result.toBinary(); // '0b110101011.1111'
基本算术运算
const a = new Decimal('0.1');
const b = new Decimal('0.2');
// 加法
const sum = a.plus(b); // '0.3'
// 减法
const difference = a.minus(b); // '-0.1'
// 乘法
const product = a.times(b); // '0.02'
// 除法
const quotient = a.dividedBy(b); // '0.5'
// 链式调用
const complexResult = a.dividedBy(b).plus(sum).times(9).floor();
数学函数操作
三角函数
const angle = new Decimal('45');
// 正弦函数
const sinValue = angle.sin(); // '0.7071067811865475244'
// 余弦函数
const cosValue = angle.cos(); // '0.7071067811865475244'
// 正切函数
const tanValue = angle.tan(); // '1'
指数和对数函数
const num = new Decimal('100');
// 自然对数
const lnResult = num.ln(); // '4.6051701859880913680'
// 常用对数
const log10Result = num.log10(); // '2'
// 指数函数
const expResult = num.exp(); // '2.6881171418161354484e+43'
平方根和幂运算
const value = new Decimal('16');
// 平方根
const sqrtResult = value.sqrt(); // '4'
// 立方根
const cbrtResult = value.cbrt(); // '2.5198420997897463295'
// 幂运算
const powResult = value.pow(0.5); // '4'
数值格式化和转换
字符串表示
const num = new Decimal('255.5');
// 指数表示法
num.toExponential(5); // '2.55500e+2'
// 固定小数位
num.toFixed(5); // '255.50000'
// 有效数字
num.toPrecision(5); // '255.50'
// 避免科学计数法
const smallNum = new Decimal('0.0000001');
smallNum.toString(); // '1e-7'
smallNum.toFixed(); // '0.0000001'
分数表示
const piApprox = new Decimal('355').dividedBy('113'); // '3.1415929204'
// 转换为分数
piApprox.toFraction(); // [ '7853982301', '2500000000' ]
// 指定最大分母
piApprox.toFraction(1000); // [ '355', '113' ]
进制转换
const num = new Decimal('255.9375');
// 转换为二进制
num.toBinary(); // '0b11111111.1111'
// 转换为十六进制
num.toHex(); // '0xff.f'
// 转换为八进制
num.toOctal(); // '0o377.7'
配置和精度控制
全局配置
// 设置精度和舍入模式
Decimal.set({
precision: 5,
rounding: Decimal.ROUND_HALF_UP
});
// 创建独立的配置实例
const CustomDecimal = Decimal.clone({
precision: 9,
rounding: Decimal.ROUND_DOWN
});
const x = new Decimal(5);
const y = new CustomDecimal(5);
x.div(3); // '1.6667'
y.div(3); // '1.66666666'
可用配置选项
- precision: 计算结果的最高有效位数（默认：20）
- rounding: 舍入模式（默认：ROUND_HALF_UP）
- minE: 最小指数值，低于此值会下溢为0
- maxE: 最大指数值，高于此值会上溢为Infinity
- toExpNeg: 使用指数表示法的负指数阈值
- toExpPos: 使用指数表示法的正指数阈值
特殊数值处理
// 无穷大
const infinity = new Decimal(Infinity); // 'Infinity'
// NaN
const nan = new Decimal(NaN); // 'NaN'
// 零值
const zero = new Decimal(0); // '0'
const negativeZero = new Decimal(-0); // '-0'
// 检查特殊值
infinity.isFinite(); // false
nan.isNaN(); // true
zero.isZero(); // true
实际应用案例
财务计算
// 货币计算
const price = new Decimal('12.34');
const quantity = new Decimal('10');
const taxRate = new Decimal('0.08');
const subtotal = price.times(quantity);
const tax = subtotal.times(taxRate);
const total = subtotal.plus(tax);
console.log(`总计金额: ${total.toFixed(2)}`); // 总计金额: 133.27
科学计算
// 高精度科学计算
const sampleWeight = new Decimal('0.000123456789');
const numberOfSamples = new Decimal('1000000');
const totalWeight = sampleWeight.times(numberOfSamples);
console.log(`总重量: ${totalWeight.toPrecision(10)}`); // 总重量: 123.4567890
统计分析
// 统计计算
const data = [
new Decimal('123.456'),
new Decimal('789.012'),
new Decimal('345.678')
];
// 求和
const sum = Decimal.sum(...data);
// 平均值
const average = sum.dividedBy(data.length);
console.log(`平均值: ${average.toFixed(3)}`); // 平均值: 419.382
性能优化建议
- 使用字符串初始化：避免使用数值字面量，直接使用字符串表示数值
- 合理设置精度：根据实际需求设置适当的精度，避免不必要的计算开销
- 重用 Decimal 实例：尽可能重用已创建的 Decimal 对象
- 批量操作：使用 Decimal 的静态方法进行批量计算
错误处理
try {
const result = new Decimal('invalid number');
} catch (error) {
console.error('数值格式错误:', error.message);
}
// 检查数值有效性
const possiblyInvalid = someCalculation();
if (possiblyInvalid.isNaN()) {
console.warn('计算结果为 NaN');
}
测试和验证
运行测试套件
# 运行所有测试
npm test
# 运行特定测试模块
node test/modules/toFraction
浏览器测试
在浏览器中打开 test/test.html 文件即可运行完整的测试套件。
decimal.js 提供了完善的测试覆盖，确保在各种边界条件下的计算准确性。
总结
decimal.js 是一个功能强大且易用的高精度数值计算库，能够有效解决 JavaScript 中的浮点数精度问题。通过合理的配置和使用，可以在财务、科学、工程等领域实现精确的数值计算。其丰富的 API 和良好的性能使其成为处理高精度计算需求的理想选择。
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
