分类： Mysql/postgreSQL
2008-05-12 15:10:24
MySQL 5.1提供了对精度数学的支持，也就是说，数值处理功能，它能给出极其精确的结果，并能对无效值进行高度控制。精度数学基于下述两种特性：
· SQL模式，控制服务器接受或拒绝无效值的严格程度（请参见5.3.2节，“SQL服务器模式”）。
· 用于定点算法的MySQL库。
对于数值操作，这些特性具有数种隐含意义：
· 精确计算：对于准确值数值，计算不会引入浮点错误。相反，将使用准确的精度。例如，对于数值.0001，会将其当作准确值予以处理，而不是近似值，将其加10000次可获得准确的结果1，而不是近似于1的值。
· 定义良好的四舍五入特性：对于准确值数值，ROUND()的结果取决于其参量，而不是环境因素，如底层C库的工作方式等。
· 平台无关性：对准确数值的操作在不同平台上（如Unix和Windows）是相同的。
· 对无效值处理的控制：能够检测到溢出和除0情况，并会将其当作错误加以处理。例如，能够将对于某列来说过大的值当作错误对待，而不是对该值进行截短使之位于列数据类型的范围内。同样，也会将除0当作错误，而不是会获得NULL结果的操作。至于选择那种方式，它是由系统变量sql_mode的设置决定的（请参见5.3.2节，“SQL服务器模式”）。
这类特性的一个重要结果是，MySQL 5.1提供了与标准SQL的高度兼容性。
在下面的讨论中，介绍了精度数学的数种工作方式（包括与早期应用程序的可能的不兼容性）。在最后，给出了一些示例，演示了MySQL 5.1是如何精确处理数值操作的。
对于准确值操作，精度数学的范围包括准确值的数据类型（DECIMAL和整数类型）以及准确值数值文字。对于近似值数据类型和数值文字，仍会将其当作浮点数值予以处理。
准确值数值文字具有整数部分和小数部分，或两者。它们可以是有符号的。例如：1、.2、3.4、-5、-6.78、+9.10。
近似值数值文字采用科学计数法表示，包含尾数和指数。任意部分或两者均可以是带符号的。例如，1.2E3、1.2E-3、-1.2E3、-1.2E-3。
对于看上去类似的数值，不需要均为准确值或近似值。例如，2.34是准确值（定点）数值，而2.34E0是近似值（浮点）数值。
DECIMAL数据类型是定点类型，其计算是准确的。在MySQL中，DECIMAL类型有多个同义词：NUMERIC、DEC、FIXED。整数类型也是准确值类型。
FLOAT和DOUBLE数据类型是浮点类型，其计算是近似的。在MySQL中，与FLOAT或DOUBLE同义的类型是DOUBLE PRECISION和REAL。
本节讨论了MySQL 5.1中DECIMAL数据类型（以及其同义类型）的特性，尤其是下述方面：
· 数字的最大数。
· 存储格式。
· 存储要求。
· 对DECIMAL列上界 的非标准MySQL扩展。
在本节中，对于为较早MySQL版本编写的应用程序，在相应的地方指出了可能的不兼容性。
DECIMAL列的声明语法是DECIMAL(M,D)。在MySQL 5.1中，参量的取值范围如下：
· M是数字的最大数（精度）。其范围为1～65（在较旧的MySQL版本中，允许的范围是1～254）。
· D是小数点右侧数字的数目（标度）。其范围是0～30，但不得超过M。
对于M，最大值65意味着，对DECIMAL值的计算能精确到65位数字。这种65位数字的精度限制也适用于准确值数值文字，因此，这类文字值的最大范围不同于以前的范围（在较早的MySQL版本中，十进制值能达到254位。不过，采用的是浮点计算，因而是近似计算而不是准确计算）。
在MySQL 5.1中，采用二进制格式保存DECIMAL列的值，将9个十进制数字打包在4字节中。对于每个值的整数部分和小数部分，其存储要求是分别确定的。每9个数字需要4字节，任何剩余的数字将占用4字节的一部分。例如，DECIMAL(18,9)列在小数点的每一侧均有9位数字，因此，整数部分和小数部分均需要4字节。DECIMAL(20,10)列在小数点的每一侧均有10位数字。对于每一部分，9位数字需要4字节，剩余的1位数字需要1字节。
在下表中，给出了关于剩余数字的存储要求：
|
剩余的数字 |
字节数 |
|
0 |
0 |
|
1 |
1 |
|
2 |
1 |
|
3 |
2 |
|
4 |
2 |
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5 |
3 |
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6 |
3 |
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7 |
4 |
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8 |
4 |
|
9 |
4 |
与某些较早的MySQL版本不同，在MySQL 5.1中，DECIMAL列不保存前导“+”字符或前导“0”数字。如果将+0003.1插入DECIMAL(5,1)列，将保存为3.1。为了适应该变化，必须更改依赖于早期行为的应用程序。
在MySQL 5.1中，DECIMAL列不允许保存大于列定义中隐含范围的值。例如，DECIMAL(3,0)列支持的范围为-999～999。对于DECIMAL(M,D)列，小数点左侧最多允许M –D位数字（它与依赖于早期MySQL版本的应用程序不兼容，允许保存额外数字代替“+”号）。
SQL标准要求，NUMERIC(M,D)的精度必须准确为M位数字。对于DECIMAL(M,D)，标准要求的精度至少为M位数字，但允许更多。在MySQL中，DECIMAL(M,D)和NUMERIC(M,D)是相同的，两者的精度均准确为M位数字。
对于依赖DECIMAL数据类型早期处理方式的应用程序，关于移植这类应用程序的更多信息，请参见MySQL 5.0参考手册。
对于精度数学，只要可能，就会使用给定的准确值数值。例如，在比较中所用的数值与给定的值准确相同，无任何变化。在严格的SQL模式下，对于插入具有准确数据类型（DECIMAL或整数）的列的INSERT操作，如果值在列的允许范围内，将插入具有准确值的数值。检索时，所获得的值与插入的值应是相同（如果未采用严格模式，允许INSERT执行截短操作）。
对数值表达式的处理取决于表达式包含的值的类型：
· 如果存在任何近似值，表达式也是近似的，并将使用浮点算法进行评估。
· 如果不存在近似值，表达式仅包含准确值。如果任一准确值包含小数部分（小数点后面的值），将使用DECIMAL准确算法来计算表达式，其精度为65位数字。术语“准确”受二进制表述方面的限制。例如，1.0/3.0在十进制表述中可近似为.333...，但并不是准确数值，因此(1.0/3.0)*3.0不会被计算为准确的1.0。
· 另外，表达式仅包含整数值。表达式是准确的，并将使用整数算法进行计算，其精度与BIGINT的相同（64比特）。
如果数值表达式包含任何字符串，会将其转换为双精度浮点值，表达式是近似的。
数值列中的插入操作受SQL模式的影响，它是由sql_mode系统变量控制的（请参见1.8.2节，“选择SQL模式”）。下面介绍了严格模式（由STRICT_ALL_TABLES或STRICT_TRANS_TABLES模式值选择）和RROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO。要想打开所有限制，可简单地使用TRADITIONAL模式，它包含严格模式和ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO：
mysql> SET SQL_MODE='TRADITIONAL';
如果将数值插入具有准确类型的列（DECIMAL或整数），如果值在列允许的范围内，将以准确值形式插入数值。
如果数值在其小数部分有过多位，将执行四舍五入操作并给出告警。关于四舍五入的具体介绍，请参见四舍五入一节。
如果数值在其整数部分有过多位，数值过大，并将按下述方式处理：
· 如果未启用严格模式，该数值将被截短为最近的合法值，并发出警告。
· 如果启用了严格模式，将给出溢出错误。
不检测下溢，因而下溢处理是不确定的。
默认情况下，除0操作会导致NULL结果，不产生告警。启用了ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO SQL模式后，MySQL会以不同方式处理除0问题：
· 如果未启用严格模式，发出警告。
· 如果启用了严格模式，将禁止包含除0操作的插入和更新，并给出错误。
换句话讲，对于包含执行除0操作的表达式的插入和更新，将被当作错误对待，但除了严格模式外还需要ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO。
假定下述语句：
INSERT INTO t SET i = 1/0;
对于严格模式和ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO模式的组合，情况如下：
|
sql_mode值 |
结果 |
|
'' (Default) |
无告警，无错误：i被设置为NULL。 |
|
strict |
无告警，无错误：i被设置为NULL。 |
|
ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO |
告警，无错误：i被设置为NULL。 |
|
strict,ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO |
错误条件，不插入任何行。 |
将字符串插入数值列时，如果字符串具有非数值内容，将按下述方式将字符串转换为数值：
· 对于未以数值开始的字符串，在严格模式下，不能将其作为数值使用，并会产生错误，在其他情况下，给出警告。包括空字符串。
· 对于以数值开始的字符串，可以进行转换，但尾随的非数值部分将被截去。在严格模式下会导致错误，在其他情况下，给出警告。
本节讨论了精度数学的四舍五入特性，ROUND()函数，以及插入DECIMAL列时的四舍五入特性。
ROUND()函数的行为取决于其参量是准确的还是近似的：
· 对于准确值数值，ROUND()采用“半值向上舍入”规则：如果小数部分的值为.5或更大，如果是正数，向上取下一个整数，如果是负数，向下取下一个整数（换句话讲，以0为界限执行舍入）。如果小数部分的值小于.5，如果是正数，向下取下一个整数，如果是负数，向上取下一个整数。
· 对于近似值数值，结果取决于C库函数。在很多系统上，它意味着ROUND()将使用“舍入至最近的偶数”规则：具有任何小数部分的值均将被舍入为最近的偶数。
在下面的示例中，介绍了舍入操作对准确值和近似值的不同处理方式：
mysql> SELECT ROUND(2.5), ROUND(25E-1);+------------+--------------+| ROUND(2.5) | ROUND(25E-1) |+------------+--------------+| 3 | 2 |+------------+--------------+
对于向DECIMAL列的插入操作，目标是准确的数据类型，无论要插入的值是准确的还是近似的，将采用“半值向上舍入”规则：
mysql> CREATE TABLE t (d DECIMAL(10,0)); Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> INSERT INTO t VALUES(2.5),(2.5E0); Query OK, 2 rows affected, 2 warnings (0.00 sec) Records: 2 Duplicates: 0 Warnings: 2 mysql> SELECT d FROM t; +------+ | d | +------+ | 3 | | 3 | +------+
本节给出了一些示例，介绍了MySQL 5.1中的精度数学查询结果。
示例1。可能时，将使用给定的准确值：
mysql> SELECT .1 + .2 = .3;+--------------+| .1 + .2 = .3 |+--------------+| 1 |+--------------+
但是，对于浮点值，结果是不准确的：
mysql> SELECT .1E0 + .2E0 = .3E0;+--------------------+| .1E0 + .2E0 = .3E0 |+--------------------+| 0 |+--------------------+
查看准确值和近似值处理差异的另一个方法是，增加1个小的数值，并多次累加。请考虑下述存储程序，它将.0001加到变量上1000次。
CREATE PROCEDURE p ()BEGIN DECLARE i INT DEFAULT 0; DECLARE d DECIMAL(10,4) DEFAULT 0; DECLARE f FLOAT DEFAULT 0; WHILE i < 10000 DO SET d = d + .0001; SET f = f + .0001E0; SET i = i + 1; END WHILE; SELECT d, f;END;
从逻辑上讲，d和f的合计应为1，但仅对decimal计算来说是这样。浮点计算会引入小的误差：
+--------+------------------+| d | f |+--------+------------------+| 1.0000 | 0.99999999999991 |+--------+------------------+
示例2。乘法是按照标准SQL所要求的标度执行。也就是说，对于具有标度S1和S2的两个数值X1和X2，结果的标度为S1 + S2：
mysql> SELECT .01 * .01;+-----------+| .01 * .01 |+-----------+| 0.0001 |+-----------+
示例3：四舍五入定义良好：
在MySQL 5.1中，四舍五入操作（例如，使用ROUND()函数）独立于底层C库函数的实施，这意味着，在不同平台上结果是一致的。
在MySQL 5.1中，对于DECIMAL列和准确值数值，采用了“半值向上舍入”规则。对于小数部分等于或大于0.5的值，以0为分界舍入至最近的整数，如下所示：
mysql> SELECT ROUND(2.5), ROUND(-2.5);+------------+-------------+| ROUND(2.5) | ROUND(-2.5) |+------------+-------------+| 3 | -3 |+------------+-------------+
但是，对于浮点值的舍入采用C库，在很多系统上，使用“舍入至最近的偶数”规则。在这类系统上，具有任何小数部分的值均将被舍入为最近的偶数：
mysql> SELECT ROUND(2.5E0), ROUND(-2.5E0);+--------------+---------------+| ROUND(2.5E0) | ROUND(-2.5E0) |+--------------+---------------+| 2 | -2 |+--------------+---------------+
示例4。在严格模式下，插入过大的值会导致溢出和错误，而不是截短至合法值。
当MySQL未运行在严格模式下时，将截短至合法值：
mysql> SET SQL_MODE='';Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> CREATE TABLE t (i TINYINT);Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> INSERT INTO t SET i = 128;Query OK, 1 row affected, 1 warning (0.01 sec) mysql> SELECT i FROM t;+------+| i |+------+| 127 |+------+1 row in set (0.00 sec)
但是，如果严格模式起作用，将出现溢出状况：
mysql> SET SQL_MODE='TRADITIONAL';Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> CREATE TABLE t (i TINYINT);Query OK, 0 rows affected (0.01 sec) mysql> SET sql_mode='STRICT_ALL_TABLES';Query OK, 0 rows affected (0.10 sec) mysql> INSERT INTO t SET i = 128;ERROR 1264 (22003): Out of range value adjusted for column 'i' at row 1 mysql> SELECT i FROM t;Empty set (0.00 sec)
示例5。在严格模式下并具有ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO设置时，除0会导致错误，而不是产生NULL结果。
在非严格模式下，除0将得出NULL结果：
mysql> SET SQL_MODE='';Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> CREATE TABLE t (i TINYINT);Query OK, 0 rows affected (0.01 sec) mysql> INSERT INTO t SET i = 1 / 0;Query OK, 1 row affected (0.06 sec) mysql> SELECT i FROM t;+------+| i |+------+| NULL |+------+1 row in set (0.01 sec)
但是，如果恰当的SQL模式处于有效状态，除0将导致错误：
mysql> SET SQL_MODE='TRADITIONAL';Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> CREATE TABLE t (i TINYINT);Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> SET sql_mode='STRICT_ALL_TABLES,ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO';Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> INSERT INTO t SET i = 1 / 0;ERROR 1365 (22012): Division by 0 mysql> SELECT i FROM t;Empty set (0.01 sec)
示例6。在MySQL 4中（引入精度数学之前），准确值和近似值文字均会被转换为双精度浮点值：
mysql> SELECT VERSION();+-----------------+| VERSION() |+-----------------+| 4.0.25-standard |+-----------------+1 row in set (0.00 sec) mysql> CREATE TABLE t SELECT 2.5 AS a, 25E-1 AS b; mysql> DESCRIBE t;+-------+-------------+------+-----+---------+-------+| Field | Type | Null | Key | Default | Extra |+-------+-------------+------+-----+---------+-------+| a | double(3,1) | | | 0.0 | || b | double | | | 0 | |+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
在MySQL 5.1中，近似值文字仍会被转换为浮点值，但准确值文字将被当作DECIMAL处理：
mysql> SELECT VERSION();+-----------------+| VERSION() |+-----------------+| 5.1.2-alpha-log |+-----------------+1 row in set (0.00 sec) mysql> CREATE TABLE t SELECT 2.5 AS a, 25E-1 AS b; mysql> DESCRIBE t;+-------+--------------+------+-----+---------+-------+| Field | Type | Null | Key | Default | Extra |+-------+--------------+------+-----+---------+-------+| a | decimal(2,1) | NO | | 0.0 | || b | double | NO | | 0 | |+-------+--------------+------+-----+---------+-------+
示例7。如果聚合函数的参量是准确的数值类型，其结果也是准确的数值类型，标度至少为参量的标度。
考虑下述语句：
mysql> CREATE TABLE t (i INT, d DECIMAL, f FLOAT);mysql> INSERT INTO t VALUES(1,1,1);mysql> CREATE TABLE y SELECT AVG(i), AVG(d), AVG(f) FROM t;
在MySQL 4.0或4.1（在MySQL中引入精度数学之前）中的结果：
mysql> DESCRIBE y;+--------+--------------+------+-----+---------+-------+| Field | Type | Null | Key | Default | Extra |+--------+--------------+------+-----+---------+-------+| AVG(i) | double(17,4) | YES | | NULL | || AVG(d) | double(17,4) | YES | | NULL | || AVG(f) | double | YES | | NULL | |+--------+--------------+------+-----+---------+-------+
无论参量类型是什么，结果为double。
在MySQL 5.1中的结果：
mysql> DESCRIBE y;+--------+---------------+------+-----+---------+-------+| Field | Type | Null | Key | Default | Extra |+--------+---------------+------+-----+---------+-------+| AVG(i) | decimal(14,4) | YES | | NULL | || AVG(d) | decimal(14,4) | YES | | NULL | || AVG(f) | double | YES | | NULL | |+--------+---------------+------+-----+---------+-------+
仅对浮点参量，其结果为double。对于准确类型参量，结果也为准确类型。
这是MySQL参考手册的翻译版本，关于MySQL参考手册，请访问dev.mysql.com。原始参考手册为英文版，与英文版参考手册相比，本翻译版可能不是最新的。