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浮動小数点数演算に伴う小数点切り捨て処理がうまく行きません

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tmpnam.com

score 380

前提・実現したいこと

とある会計システムを作成している過程で想定する結果と違う値になっている箇所を複数発見しました。
調査した結果 floor を用いたときに引数が整数値のタイミングで不具合があるように見受けられました。

よって以下のソースを用いて確認してみました。

回避する方法は何かないでしょうか?
それとも環境による不具合でしょうか?
一応2種類の環境で試したところ同様の結果でした。

該当のソースコード

for ($i = (float) 0; $i < 10.0; $i+=0.1) {
    var_dump([$i , floor($i)]);
}

発生している問題・エラーメッセージ

$i が整数値のときを抜粋。

array (size=2)
  0 => float 0
  1 => float 0
…
array (size=2)
  0 => float 1
  1 => float 0
…
array (size=2)
  0 => float 2
  1 => float 2
…
array (size=2)
  0 => float 3
  1 => float 3
…
array (size=2)
  0 => float 4
  1 => float 4
…
array (size=2)
  0 => float 5
  1 => float 4
…
array (size=2)
  0 => float 6
  1 => float 5
…
array (size=2)
  0 => float 7
  1 => float 6
…
array (size=2)
  0 => float 8
  1 => float 7
…
array (size=2)
  0 => float 9
  1 => float 8
…
array (size=2)
  0 => float 10
  1 => float 9

補足情報(言語/FW/ツール等のバージョンなど)

手持ちの環境が以下しかありませんでした。
PHP Version 5.6.24
PHP Version 5.5.30

BC Math 関数を用いた方法

とりあえず検証用で用意したソースはBC Math 関数を用いて解決しました。

for ($i = (float) 0; $i < 10.0; $i = bcadd($i, 0.1, 1)) {
    var_dump([$i, floor($i)]);
}
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回答 3

checkベストアンサー

+4

一瞬何が言いたいのかわからなかったので、示されたソースを手元の環境で実行してみたらやっとわかりました。

PHP: 浮動小数点数 - Manual
http://php.net/manual/ja/language.types.float.php

より高い精度が必要な場合には、 任意精度数学関数または gmp 関数を代わりに使用してください

とのことです。
そもそも精度が保証されていないのですから、別の方法でやるしかありません。

PHP: BC Math 関数 - Manual
http://php.net/manual/ja/ref.bc.php
PHP: GMP 関数 - Manual
http://php.net/manual/ja/ref.gmp.php

しかし、記述は面倒になります。

簡易的な解決方法を紹介するブログ記事がありました:

PHPの少数演算における切り上げ切捨て問題 - PSI Labs
http://www.psi-net.co.jp/blog/?p=277

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  • 2016/10/12 15:57

    解答ありがとうございます。
    GMPインストールされていたのでこちらで解決策見出していこうと思います。

    キャンセル

+2

これは、浮動小数点数演算にともなって、必然的に発生する誤差です。

PHPを含め、多くの言語で浮動小数点数はIEEE 754という形式で表されていますが、これは2の累乗で桁を移していく構造なので、0.1を正確に表すことができません。ということで、ふつうの浮動小数点数で演算する限り、誤差は避けがたいものとなります。

この場合でしたら、ループを整数で回して、都度10で割っていくとスッキリすると思います。

for ($i = 0; $i < 100; $i++) {
    var_dump([$i / 10.0 , floor($i / 10.0)]);
}

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  • 2016/10/12 15:51

    質問文にあるソースはあくまで今回の事象を確認するためのもので、これをなんとかしたいわけじゃないと思うし、じゃぁどういう対策を取ったらいいですかという質問なんだと思います。

    キャンセル

  • 2016/10/12 15:55

    とりあえず、「浮動小数点数でループを回す」というのは(仮にサンプルで作った例だったとしても)決定的にまずいので、そこは改善してほしいと思いました。

    キャンセル

  • 2016/10/12 16:04

    解答ありがとうございます。
    会計システムでしたので消費税など比率の値が多くなってしまい途中計算などで浮動小数点数出てきてしまって。
    DBにはdecimalを用いているのですがPHPにもってくるとfloatになってしまい扱いに困ってしまいました。
    今現在は都度10の乗数で整数にしてから計算しているのですが計算ミスが多くて困っている状況です。

    キャンセル

  • 2016/10/12 16:05

    まぁ、0.1を足し続けるというのが精度的にヤバいということには一定の同意をしますが、
    (本筋から外れますが)forループで扱う式が整数値以外も扱えることも面白いPHPですね。
    for($col = 'R'; $col != 'AD'; $col++) {
    echo $col.' ';
    }
    とかもアリなんだそうで。

    キャンセル

0

PHP5.4.45環境とPHP7.0.11で質問文のソースコードをコピペしましたが、こちらでは問題なく動作していました。
質問文の結果は、質問文のソースコードの結果そのままコピペしたモノでしょうか。
($iが整数部分以外を除去した以外は)

array(2) {
  [0]=>
  float(0)
  [1]=>
  float(0)
}
array(2) {
  [0]=>
  float(0.1)
  [1]=>
  float(0)
}
・・・

array(2) {
  [0]=>
  float(1)
  [1]=>
  float(0)
}
array(2) {
  [0]=>
  float(1.1)
  [1]=>
  float(1)
}

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  • 2016/10/12 16:15

    解答ありがとうございます。
    貼ってもらった値見ると同じ現象のように見えます。

    演算で得られた値が整数でも浮動小数点数の型である場合
    floor の関数を用いると値がずれてしまって困っているのです。

    つまり
    値が 1 のときに floor を用いると 0 になっていると困ってしまいます。

    キャンセル

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