前端如何应对精确数字运算?用BigNumber.js解决JavaScript原生Number类型在处理大数或高精度计算时的局限性

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目录

前端如何应对精确数字运算?用BigNumber.js解决JavaScript原生Number类型在处理大数或高精度计算时的局限性

一、BigNumber.js介绍

1、什么是 BigNumber.js?

2、作用领域

3、核心特性

二、安装配置与基础用法

1、引入 BigNumber.js

2、配置 BigNumber.js

3、常用方法

①创建 BigNumber 实例

②基本运算

③幂运算

④绝对值

⑤舍入

⑥比较

⑦格式化输出

⑧链式调用

三、核心特性

1、大数精度丢失问题

2、小数运算精度问题

3、大数乘除法精度问题

四、总结


        作者:watermelo37

        CSDN万粉博主、华为云云享专家、阿里云专家博主、腾讯云、支付宝合作作者,全平台博客昵称watermelo37。

        一个假装是giser的coder,做不只专注于业务逻辑的前端工程师,Java、Docker、Python、LLM均有涉猎。

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温柔地对待温柔的人,包容的三观就是最大的温柔。

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前端如何应对精确数字运算?用BigNumber.js解决JavaScript原生Number类型在处理大数或高精度计算时的局限性

前端如何应对精确数字运算?用BigNumber.js解决JavaScript原生Number类型在处理大数或高精度计算时的局限性

前端如何应对精确数字运算?用BigNumber.js解决JavaScript原生Number类型在处理大数或高精度计算时的局限性

一、BigNumber.js介绍

1、什么是 BigNumber.js?

        BigNumber.js 是一个 JavaScript 库,用于处理高精度的数字运算。它解决了 JavaScript 原生 Number 类型在处理大数或高精度计算时的局限性。由于 JavaScript 的 Number 类型基于 IEEE 754 标准(双精度浮点数),其精度限制为 53 位有效数字,因此在处理大数或需要高精度的场景下容易出现精度丢失的问题。

        BigNumber.js专注于十进制精度运算,内部使用字符串进行十进制模拟,完全避免了 JS 的二进制浮点误差。默认不会丢失精度,也不会四舍五入除非你手动指定。在很多真实应用场景中(如金融、金额、电商)至关重要。

// 精度计算问题
console.log(0.1+0.2); // 0.30000000000000004
// 大数比较问题,超过2^53 - 1 = 9007199254740991的数字会丢失精度
console.log(15615616981519815 === 15615616981519816)

2、作用领域

        BigNumber.js 的主要作用领域包括但不限于以下场景:

  • 金融计算:贷款利息计算、汇率转换、交易金额处理等。
  • 科学计算:天文学中的距离计算、化学中的分子量计算等。
  • 区块链与加密货币:比特币、以太坊等加密货币的交易金额等。
  • 数据统计与分析:统计报表、数据分析工具等。
  • 其他高精度需求场景:游戏开发中的经济系统(虚拟货币)、电子商务中的价格计算等。

    3、核心特性

            BigNumber.js 的核心特性使其成为处理高精度数字的理想选择:能支持任意精度;每次操作都会返回一个新的BigNumber对象,不修改原始对象;支持丰富的数学运算;支持多种格式化输出方式;配置灵活且跨平台兼容。

    二、安装配置与基础用法

    1、引入 BigNumber.js

            通过npm安装:

    npm install bignumber.js

            然后在代码中引入:

    const BigNumber = require('bignumber.js');
    // 或者(ES6 模块语法)
    import BigNumber from 'bignumber.js';

            如果不想使用 npm,可以直接通过 CDN 在 HTML 文件中引入:

    
        // 使用全局变量 BigNumber
        const num = new BigNumber('123456789.123456789');
        console.log(num.toString());
    

    2、配置 BigNumber.js

            BigNumber.js 提供了全局配置选项,可以设置默认精度、舍入模式等。这些配置对所有 BigNumber 实例生效。

    BigNumber.config({
        DECIMAL_PLACES: 10, // 设置小数点后保留位数
        ROUNDING_MODE: BigNumber.ROUND_HALF_UP, // 四舍五入
        EXPONENTIAL_AT: [-15, 20], // 设置科学计数法的触发范围
    });
    • DECIMAL_PLACES:控制小数点后的保留位数。
    • ROUNDING_MODE:定义舍入模式,支持以下选项:
      • BigNumber.ROUND_UP:向上取整。
      • BigNumber.ROUND_DOWN:向下取整。
      • BigNumber.ROUND_HALF_UP:四舍五入。
      • BigNumber.ROUND_HALF_DOWN:五舍六入。
      • EXPONENTIAL_AT :设置科学计数法的触发范围。例如,[-15, 20] 表示当数字小于 1e-15 或大于 1e20 时,会自动转换为科学计数法。

                你也可以在创建 BigNumber 实例时用局部配置代替全局配置:

        const num = new BigNumber('1.23456789', { DECIMAL_PLACES: 5 });
        console.log(num.toString()); // 输出:1.23457

        3、常用方法

                以下是一些常用的 BigNumber.js 方法及其用途:

        ①创建 BigNumber 实例
        const num = new BigNumber('123456789.123456789');
        console.log(num.toString()); // 输出:123456789.123456789
        ②基本运算

                BigNumber.js 支持加法、减法、乘法、除法、取模等操作。

        const a = new BigNumber('10');
        const b = new BigNumber('3');
        console.log(a.plus(b).toString());       // 加法:13
        console.log(a.minus(b).toString());      // 减法:7
        console.log(a.times(b).toString());      // 乘法:30
        console.log(a.div(b).toString());        // 除法:3.3333333333333333333
        console.log(a.mod(b).toString());        // 取模:1
        ③幂运算
        const num = new BigNumber('2');
        console.log(num.pow(10).toString()); // 幂运算:1024
        ④绝对值
        const num = new BigNumber('-123.45');
        console.log(num.abs().toString()); // 绝对值:123.45
        ⑤舍入
        const num = new BigNumber('1.23456789');
        console.log(num.toFixed(2, BigNumber.ROUND_UP));     // 向上取整:1.24
        console.log(num.toFixed(2, BigNumber.ROUND_DOWN));   // 向下取整:1.23
        console.log(num.toFixed(2, BigNumber.ROUND_HALF_UP)); // 四舍五入:1.23
        ⑥比较
        const a = new BigNumber('10');
        const b = new BigNumber('20');
        console.log(a.comparedTo(b)); // 比较:-1(a  
        
        ⑦格式化输出
        const num = new BigNumber('123456789.123456789');
        console.log(num.toString()); // 默认格式:123456789.123456789
        console.log(num.toFormat(2)); // 格式化为两位小数:123,456,789.12
        console.log(num.toExponential(2)); // 科学计数法:1.23e+8
        ⑧链式调用
        const result = new BigNumber('10')
            .plus('5')       // 10 + 5 = 15
            .times('2')      // 15 * 2 = 30
            .div('3')        // 30 / 3 = 10
            .pow('2');       // 10^2 = 100
        console.log(result.toString()); // 输出:100

        三、核心特性

        1、大数精度丢失问题

                JavaScript 原生 Number 类型在处理非常大的数字或小数时会出现精度丢失,而 BigNumber.js 能确保任意精度。

        // 原生 JavaScript
        console.log(9007199254740992 === 9007199254740993); // 输出:true(错误)
        // 使用 BigNumber.js
        const BigNumber = require('bignumber.js');
        const num1 = new BigNumber('9007199254740992');
        const num2 = new BigNumber('9007199254740993');
        console.log(num1.eq(num2)); // 输出:false(正确)

        2、小数运算精度问题

                原生 JavaScript 在处理小数运算时可能会出现浮点数精度误差,而 BigNumber.js 能确保精确结果。

        // 原生 JavaScript
        console.log(0.1 + 0.2); // 输出:0.30000000000000004(错误)
        // 使用 BigNumber.js
        const BigNumber = require('bignumber.js');
        const num1 = new BigNumber('0.1');
        const num2 = new BigNumber('0.2');
        console.log(num1.plus(num2).toString()); // 输出:0.3(正确)

        3、大数乘除法精度问题

                原生 JavaScript 在处理大数乘/除法时可能会丢失精度,而 BigNumber.js 能确保精确结果。

        // 原生 JavaScript
        const weiAmount = 1000000000000000001; // 1 ETH + 1 wei
        const ethAmount = weiAmount / 1000000000000000000;
        console.log(ethAmount); // 输出:1.0000000000000002(错误)
        // 使用 BigNumber.js
        const BigNumber = require('bignumber.js');
        const weiAmount = new BigNumber('1000000000000000001'); // 1 ETH + 1 wei
        const ethAmount = weiAmount.div(new BigNumber('1000000000000000000'));
        console.log(ethAmount.toString()); // 输出:1.000000000000000001(正确)

        四、总结

                BigNumber.js 是为了解决 JS 在处理“十进制小数”时精度丢失的问题而生的。相比之下,其他库要么功能更复杂(decimal.js)、要么精度控制不默认(math.js)、要么只处理整数(BigInt)。

                只有锻炼思维才能可持续地解决问题,只有思维才是真正值得学习和分享的核心要素。如果这篇博客能给您带来一点帮助,麻烦您点个赞支持一下,还可以收藏起来以备不时之需,有疑问和错误欢迎在评论区指出~

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