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如何优雅地取数值的整数和小数部分

如何优雅地取数值的整数和小数部分

作者: 狂暴机甲 | 来源:发表于2020-07-22 19:09 被阅读0次

    在处理数值的时候,获取浮点数的整数和小数部分,是一种常见的操作,在JavaScript中有许多方法可以达到目的,但也正因为方法众多,所以哪种方法更好,也值得我们仔细研究一番。

    取整数

    parseInt比较常用来取整数部分,在一些项目中经常能看到:

    let num = 3.75;
    console.log(parseInt(num)); // 3
    num = -3.75;
    console.log(parseInt(num)); // -3
    

    用parseInt取整数,一般情况下,结果是没问题的,但是如果严格来说,其实parseInt并不是设计用来取整数的。

    知识点parseInt(string, radix) 这个方法是一个将字符串转换为整数的方法,它有两个参数,第一个参数表示要转换的字符串,如果参数不是一个字符串,则将其转换为字符串。第二个参数是基数即进制,默认为10。

    所以实际上parseInt(3.75)这个代码,会先将3.75转为字符串"3.75",然后再将它parseInt成为3。

    所以用parseInt方法取整数,有两个不好的地方,一是parseInt这个函数名,看起来就是将字符串转整数的,用在这里不是很适合,另一个是转字符串有点多此一举,而且肯定会带来性能开销,所以使用parseInt虽然方便,但不是最好的办法。

    这个toString不仅仅是“多此一举”,还可能导致严重的问题,比如:

    console.log(parseInt(0.00000001));  // 1
    console.log(parseInt(1000000000000000000000)); // 1
    

    这是因为,0.00000001.toString() === 1e-81000000000000000000000..toString() === 1e+21

    既然parseInt不好用,有经验的同学,会想到用Math的方法来取整,相关的有3个方法,分别是Math.ceil、Math.round和Math.floor。

    其中Math.round是四舍五入的,Math.ceil是向上取整,Math.floor是向下取整。

    要达到parseInt的结果,我们需要判断数值的符号,如果是负数,要使用Math.ceil,如果是正数,则使用Math.floor:

    function trunc(num) {
      if(num >= 0) return Math.floor(num);
      return Math.ceil(num);
    }
    
    console.log(trunc(3.75)); // 3
    console.log(trunc(-3.75)); // -3
    

    使用Math.round和Math.ceil实现trunc方法,要比使用parseInt的性能好,因为省去了转字符串。我们可以用jsperf测一下:

    结果如下图:


    图片.png

    看到使用Math.floor+Math.ceil明显要快。

    实际上,在ES2015之后,还提供了原生的Math.trunc,我们可以更方便地使用Math.trunc,不用自己使用Math.floor和Math.ceil去实现了:

    console.log(Math.trunc(3.75)); // 3
    console.log(Math.trunc(-3.75)); // -3
    

    tricky

    如果看一些库的代码,你可能会看到这样的取整方式:

    let num = 3.75;
    console.log(num | 0); // 3
    num = -num;
    console.log(num | 0); // -3
    

    这是一种利用位或“|”操作来取整的手段,老司机经常用,我以前也用。

    位或运算为什么能达到我们的效果呢,具体可以看ECMA-262文档

    对位操作的处理中,第5、6步,会把操作数转为Int32,所以我们就可以利用这个特点来使用“|”操作符了。

    不过这么做也是有缺陷的,你发现问题了吗?

    冷知识:因为bitwise操作将操作数转为Int32,所以它不能处理超过32位的数值取整,而JavaScript有效整数的范围是53位。

    const num = 17179869184.89;
    console.log(num | 0); // 0
    console.log(Math.trunc(num)); // 17179869184
    

    那么用“|”有什么好处呢?如果考虑js文件大小,那么a|0与其他方式比较,是最短的方式,所以如果要考虑压缩代码的大小,且明确知道数值范围不会超过32位整数的时候,可以考虑使用这个技巧。

    取小数

    取了整数部分,接下来取小数部分就很简单了:

    function fract(num) {
      return num - Math.trunc(num);
    }
    
    console.log(fract(3.75)); // 0.75
    console.log(fract(-3.75)); // -0.75
    

    上面的代码思路就是先用Math.trunc(num)取整,然后再与原数相减,就得到了小数部分。

    但是,我们还有更加简单的办法:

    知识点:JavaScript的取模运算%并不限于整数运算,可以对浮点数取模。

    所以,直接将原数对1取模,即可获得小数部分!

    console.log(3.75 % 1); // 0.75
    console.log(-3.75 % 1); // -0.75
    

    这是最简单的取小数的方式,然后反过来,还可以倒推出另一种实现trunc取整的方式:

    function trunc(num) {
      return num - num % 1;
    }
    

    扩展

    取小数部分,可以用来实现周期函数,比如实现匀速的js周期动画:

    <div id="progress_bar"></div>
    
    #progress_bar {
      display: inline-block;
      width: 0px;
      height: 20px;
      background: red;
    }
    
    function run(el, duration) {
      const startTime = Date.now();
    
      function update() {
        let p = (Date.now() - startTime) / duration;
        p %= 1;
        el.style.width = `${300 * p}px`;
        requestAnimationFrame(update);
      }
      update();
    }
    
    const bar = document.getElementById('progress_bar');
    run(bar, 3000);
    

    如果我们的周期函数要考虑负数那一半区间,其实fract的方式要修改一下:

    function fract(num) {
      return num - Math.floor(num);
    }
    

    这个方式才是正确的周期,它和之前的实现区别是负数区间返回的值不同,前者负数返回的小数部分为负数,这个实现中,如果num是正数,返回num的小数部分,如果num是负数,返回1.0 + num的负数小数部分,这样就保证返回值始终在0.0~1.0的区间内。

    function fract(num) {
      return num - Math.floor(num);
    }
    console.log(-3.75 % 1); // -0.75
    console.log(fract(num)); // 0.25
    

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