bashで正確に2桁の有効数字で浮動小数点数をフォーマットする方法は？

Question

浮動小数点数を正確に2桁のbashで出力したい（おそらくawk、bc、dc、Perlなどの一般的なツールを使用する）。

例：

76543は76000として印刷されます
0.0076543は0.0076として印刷されます

どちらの場合も、有効数字は7と6です。次のような同様の問題に対するいくつかの回答を読みました。

シェルで浮動小数点数を丸める方法は？

浮動小数点変数のハッシュ制限精度

しかし、答えは小数点以下の桁数を制限することに重点を置いています（例：bcコマンドとscale=2またはprintfコマンドと%.2f）有効数字の代わりに。

正確に2桁の有効数字で数値をフォーマットする簡単な方法はありますか、または独自の関数を作成する必要がありますか？

Toby Speight · Accepted Answer

この回答最初のリンクされた質問への終わりにほとんど使い捨ての行があります：

指定された有効桁数への丸めについては、%gも参照してください。

だからあなたは単に書くことができます

printf "%.2g" "$n"

（ただし、以下の小数点区切り記号とロケールのセクションを参照してください。Bash以外のprintfは%fおよび%gをサポートする必要がないことに注意してください）。

例：

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

もちろん、これで純粋な10進数ではなく仮数-指数表現になったので、元に戻す必要があります。

$ printf "%0.f
" 7.7e+06 7700000 $ printf "%0.7f
" 7.7e-06 0.0000077

これらすべてをまとめて、関数でラップします。

# 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 }

（注-この関数はポータブル（POSIX）シェルで記述されていますが、printfが浮動小数点変換を処理することを前提としています。Bashにはprintfが組み込まれているため、問題ありません。ここでは、GNU実装も機能するため、ほとんどのGNU/LinuxシステムはDashを安全に使用できます）。

テストケース

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

試験結果

.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

小数区切りとロケールに関する注意

上記のすべての作業では、基数文字（小数点としても知られています）が.であることがほとんどの英語ロケールと同様に想定されています。他のロケールは代わりに,を使用し、一部のシェルにはロケールを尊重する組み込みprintfがあります。これらのシェルでは、LC_NUMERIC=Cを基数文字として強制的に使用するように.を設定するか、組み込みバージョンを使用しないように/usr/bin/printfを書き込む必要がある場合があります。この後者は、（少なくともいくつかのバージョン）は常に.を使用して引数を解析するように見えますが、現在のロケール設定を使用して出力するという事実によって複雑になります。

user79743 · Answer

TL; DR

セクションA reasonably good "significant numbers" function:の関数sigfをコピーして使用するだけです。 dashで動作するように（この回答のすべてのコードとして）記述されています。

これは、printf近似を$sig桁で Nの整数部分に与えます。

小数点記号について。

Printfで最初に解決する問題は、「小数点」の効果と使用法です。これは、USではポイントであり、DEではコンマ（たとえば）です。一部のロケール（またはシェル）で機能するものが他の一部のロケールでは失敗するため、これは問題です。例：

$ dash -c 'printf "%2.3f
" 12.3045' 12.305 $ ksh -c 'printf "%2.3f
" 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
" 12,3045' 12,304

よくある（そして正しくない）解決策の1つは、printfコマンドにLC_ALL=Cを設定することです。しかし、これは小数点を固定小数点に設定します。コンマ（またはその他）が問題となる一般的に使用される文字であるロケールの場合。

解決策は、シェルを実行しているシェルのスクリプト内で、ロケールの小数点記号を調べることです。それは非常に簡単です：

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

ゼロの削除：

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

その値は、テストのリストでファイルを変更するために使用されます。

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

これにより、シェルまたはロケールでの実行が自動的に有効になります。

いくつかの基本。

Printfの%.*eまたは%.*gの形式でフォーマットする数値をカットすることは直感的である必要があります。 %.*eと%.*gの主な違いは、数字のカウント方法です。 1つは完全なカウントを使用し、もう1つはカウントを1未満にする必要があります。

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

これは4桁の有効数字でうまく機能しました。

数字から桁数を切り取った後、（上記のように）0以外の指数で数字をフォーマットするための追加の手順が必要です。

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

これは正しく動作します。整数部（小数点の左側）の数は、指数（$ exp）の値にすぎません。必要な小数の数は、有効桁数（$ sig）から小数区切り記号の左側で既に使用されている桁数を引いた数です。

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

fフォーマットの不可欠な部分には制限がないため、実際に明示的に宣言する必要はなく、この（より単純な）コードは機能します。

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

最初の裁判。

これをより自動化された方法で実行できる最初の関数：

# 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. }

この最初の試行は多くの数値で機能しますが、使用可能な桁数が要求された有効数より少なく、指数が-4より小さい数値では失敗します。

 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

必要のない多くのゼロが追加されます。

2回目の裁判。

これを解決するには、Nの指数と後続のゼロを削除する必要があります。次に、有効な桁数を取得してそれを処理します。

# 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. }

ただし、これは浮動小数点演算を使用しており、「浮動小数点では何も単純ではありません」：なぜ私の数値が加算されないのですか？

しかし、「浮動小数点」には単純なものはありません。

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

しかしながら：

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

なぜ？：

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

また、コマンドprintfは多くのシェルの組み込みです。
printfの出力内容はシェルによって変わる可能性があります：

$ 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

かなり良い「有効数字」関数：

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
' $1) ### use scientific format. exp=$(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" }

結果は次のとおりです。

$ 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

John Allsup · Answer

数値がすでに文字列として、つまり「3456」または「0.003756」としてある場合、文字列操作を使用してのみ可能性があります。以下は私の頭の上にあり、徹底的にテストされていません、そしてsedを使用していますが、考慮してください：

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" }

基本的には、最初に「-0.000」のものを取り除いて保存し、残りに対して単純な部分文字列操作を使用します。上記の1つの注意点は、先頭の0が複数削除されないことです。練習問題として残しておきます。