BCMATHを備えたPHPでの固定点数学、精密損失ケース

PHPおよびMySQLの固定点数値操作のための課題とヒント

特にPHPおよびMySQLで開発する場合、固定点値を処理する場合、極端な注意が必要です。この記事では、PHP BCMATH拡張機能、MySQL固定点式処理、およびPHPからMySQLへの永続的な固定点データを使用する際に遭遇する障害と詳細について説明します。いくつかの課題にもかかわらず、固定点の値を処理し、精度の損失を回避する方法を見つけようとします。

キーポイントの概要

PHPのBCMATH拡張は、任意の精密数学操作をサポートしますが、数値変数がその関数に渡されると精度の損失をもたらす可能性があります。数字を表す文字列値は、この問題を回避するために代わりに使用する必要があります。

• MySQLは固定点数値式をサポートしていますが、オペランドが指数関数的または文字列形式である場合、フローティングポイント数と見なされます。 PHP PDO拡張には、バインディングの小数パラメータータイプがないため、結果が不正確になる可能性があります。
• PHP MySQLアプリケーションで正確な数学操作を実行するには、すべての操作をPHPで処理でき、データは挿入ステートメントまたは更新ステートメントを使用してMySQLにのみ持続できます。または、SQLクエリを手動で構築して、すべてのSQL数学式が10進数で表されるようにすることができます。
bcmathの問題

bcmathドキュメントの記述：

任意の精度数学操作の場合、PHPは、文字列として表されるあらゆるサイズと精密な数値をサポートするバイナリ計算機を提供します。

したがって、BCMATH関数パラメーターは文字列として表す必要があります。数値変数をBCMATH関数に渡すと、二重値を文字列として扱うときに発生するものと同じ精度損失が誤った結果をもたらす可能性があります。

ケース1

結果は次のとおりです

echo bcmul(776.210000, '100', 10) . PHP_EOL;
echo bcmul(776.211000, '100', 10) . PHP_EOL;
echo bcmul(776.210100, '100', 10) . PHP_EOL;

echo bcmul(50018850776.210000, '100', 10) . PHP_EOL;
echo bcmul(50018850776.211000, '100', 10) . PHP_EOL;
echo bcmul(50018850776.210100, '100', 10) . PHP_EOL;

数値変数をBCMATH関数に渡さないでください。数値を表す文字列値のみが渡されます。浮動小数点数が処理されていなくても、BCMATHは奇妙な結果を出力します：

ケース2

<code>77621.00
77621.100
77621.0100
5001885077621.00
5001885077621.100
5001885077621.00 //此处可见精度损失</code>

結果は次のとおりです

その理由は、BCMATHがパラメーターを文字列に変換し、場合によっては数字の文字列表現に指数表現があることです。

echo bcmul('10', 0.0001, 10) . PHP_EOL;
echo bcmul('10', 0.00001, 10) . PHP_EOL;
echo 10*0.00001 . PHP_EOL;

ケース3

<code>0.0010
0 // 这真的很奇怪！！！
0.0001</code>

PHPは弱い型言語であり、場合によっては入力を厳密に制御しないことです。できるだけ多くのリクエストを処理することを考えてください。

たとえば、

ケース2

および

echo bcmul('10', '1e-4', 10) . PHP_EOL; // 也输出 0

ケース3

：

を「修正」することができます。

ただし、同じ変換を適用すると、ケース1：の「正しい」動作が破壊されます。

したがって、sprintfソリューションはBCMATHで動作しません。すべてのユーザー入力が文字列であると仮定すると、すべての指数表記の数をキャプチャし、それらを正しく変換する単純な検証装置を実装できます。この手法はPHPバイナーズで実装されているため、正確性を失うことなく、1E-20や50018850776.2101などのパラメーターを安全に渡すことができます。

$val = sprintf("%.10f", '1e-5');
echo bcmul('10', $val, 10) . PHP_EOL;
// 给我们 0.0001000000

bcmath最終ガイドライン

BCMATH PHP拡張機能の固定点操作パラメーターとして浮動小数点数を使用しないでください。文字列のみを使用します。

BCMATH拡張操作を使用する場合、指数表記のパラメーターに注意してください。 BCMATH関数は、指数パラメーター（「1E-8」など）を正しく処理しないため、手動で変換する必要があります。 SPRINTFまたは同様の変換技術を使用しないように注意してください。これにより、精度が失われます。

PHP-Bignumbersライブラリを使用できます。これにより、入力パラメーターを指数形式で処理し、ユーザーに固定点数学操作を提供できます。ただし、そのパフォーマンスはBCMATH拡張ほど良くないため、堅牢なパッケージとパフォーマンスの間のトレードオフです。

mysqlおよび固定点数

mysqlでは、10進数列タイプを使用して固定点数が処理されます。データ型と正確な数学操作については、公式のMySQLドキュメントを読むことができます。

最も興味深い部分は、mysqlが式を処理する方法です：

数値式の処理は、式に含まれる値のタイプに依存します。

近似が存在する場合、式は近似であり、浮動小数点操作を使用して計算されます。

近似が存在しない場合、式には正確な値のみが含まれます。正確な値に分数部分（小数点後の値）が含まれている場合、式は65桁の精度で小数の正確算術を使用して計算されます。 「精度」という言葉は、バイナリで表現できるものによって制限されます。たとえば、1.0/3.0は、10進表記を使用して.333に近似できますが、正確な数値として記述することはできないため、（1.0/3.0）*3.0は1.0として不正確に計算されます。

それ以外の場合、式には整数値のみが含まれます。式は正確であり、bigint（64ビット）と同じ精度で整数算術を使用して計算されます。

数値式に任意の文字列が含まれている場合、二重精度の浮動小数点値に変換され、式はおおよその値です。

これは、小数部の場合を示す短い例です。

これはシンプルに見えますが、PHPで処理する方法を見てみましょう。

PHPおよびMySQL

での正確な数学操作

echo bcmul(776.210000, '100', 10) . PHP_EOL;
echo bcmul(776.211000, '100', 10) . PHP_EOL;
echo bcmul(776.210100, '100', 10) . PHP_EOL;

echo bcmul(50018850776.210000, '100', 10) . PHP_EOL;
echo bcmul(50018850776.211000, '100', 10) . PHP_EOL;
echo bcmul(50018850776.210100, '100', 10) . PHP_EOL;

したがって、PHPからMySQLまで固定点値を持続する必要があります。正しい方法は、クエリで前処理ステートメントとプレースホルダーを使用することです。次に、パラメーターバインディングを行います。すべてが安全で信頼性が高くなります。

値をステートメントプレースホルダーにバインドすると、BindValueの3番目のパラメーターを使用してそのタイプを指定できます。可能なタイプは、定数PDO :: PARAM_BOOL、PDO :: PARAM_NULL、PDO :: PARAM_INT、PDO :: PARAM_STR、PDO :: PARAM_LOB、およびPDO :: PARAM_STMTで表されます。したがって、問題は、PHP PDO拡張にバインディング用の小数パラメータータイプがないことです。その結果、クエリ内のすべての数学的式は、固定点式ではなく、浮動小数点式として扱われます。

前処理ステートメントを利用して固定点番号を使用したい場合、最良の方法はPHPですべての数学を実行し、結果をMySQLに保存することです。

<code>77621.00
77621.100
77621.0100
5001885077621.00
5001885077621.100
5001885077621.00 //此处可见精度损失</code>

結論

次の結論に達しました：

• BCMATH PHP拡張機能の固定点操作パラメーターとして浮動小数点数を使用しないでください。文字列のみを使用します。
• bcmath拡張子は、指数表記の文字列番号には適用されません。
• MySQLは固定点数値式をサポートしていますが、すべてのオペランドは10進形式でなければなりません。少なくとも1つのパラメーターが指数または文字列形式である場合、それは浮動小数点数として扱われ、式は浮動小数点数として計算されます。
• PHP PDO拡張機能には小数パラメータータイプがないため、固定点オペランドを含むSQL式でプリプロセシングステートメントとバインドパラメーターを使用しても、正確な結果は得られません。
• PHP MySQLアプリケーションで正確な数学操作を実行するには、2つの方法から選択できます。最初の方法は、PHPですべての操作を処理し、挿入ステートメントまたは更新ステートメントのみを使用してMySQLにデータを持続することです。この場合、前処理されたステートメントとパラメーターバインディングを使用できます。 2番目のアプローチは、SQLクエリを手動で構築することです（前処理ステートメントを使用できますが、パラメーターを自分で逃れる必要があります）。

私の個人的なお気に入りの方法は最初です：PHPですべての数学を実行してください。 PHPとMySQLは、正確な数学操作を必要とするアプリケーションに最適な選択肢ではないかもしれませんが、この技術スタックを選択した場合、それを正しく処理する方法を知ることは良いことです。

（スペースの制限のため、FAQの部分は省略されています。必要に応じて、FAQ部品は個別に生成できます。）

以上がBCMATHを備えたPHPでの固定点数学、精密損失ケースの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。