Oracle 數據類型之 Number

oracle的number類型是oracle的內置類型之一,是oracle的最基礎數值數據類型。在9iR2及其以前的版本中只支持一種適合存儲數值數據的固有數據類型,在10g以後,纔出現了兩種新的數值類型,即推出本地浮點數據類型(Native Floating-Point Data Types): BINARY_FLOAT(單精度32位)和BINARY_DOUBLE(雙精度64位). 這些新數據類型都是基於IEEE二進制浮點運算標準,ANSI/IEEE Std 754-1985 [IEEE 754],使用這些類型時要加上文字f(BINARY_FLOAT)或者d(BINARY_DOUBLE),比如2.07f、3.000094d。 

number數據類型

number類型的語法很簡單:number(p,s):
p:精度位,precision,是總有效數據位數,取值範圍是38,默認是38,可以用字符*表示38。
s:小數位,scale,是小數點右邊的位數,取值範圍是-84~127,默認值取決於p,如果沒有指定p,那麼s是最大範圍,如果指定了p,那麼s=0。
p:is the precision,or the total number of digits. Oracle guarantees the portability of numbers with precision ranging from 1 to 38.
s:is the scale, or the number of digits to the right of the decimal point. The scale can range from -84 to 127. 

number類型的p和s,與其底層存儲完全沒有關係,根本不會影響數據在磁盤上如何存儲,它只會影響允許哪些值以及數值如何舍入,你可以認爲其是對數據的“編輯”。簡單的說,精度位p表示數值最多能有多少個有效數字,而小數位s表示最多能有多少位小數。換句話說,p表示一共有多少位有效數字(即小數點左邊最多有p-s位有效數字),s表示小數點右邊有s位有效數字。如number(5,2)類型的數據,就表示小數點左邊最多有3位有效數字,右邊最多有2位有效數字,加起來就是最多有5位有效數字,超過這個範圍的數字就不能正確的存儲下來,注意這裏說的是不能正確存儲,但並不是不能存儲。

最高整數位數=p-s 
s正數,小數點右邊指定位置開始四捨五入 
s負數,小數點左邊指定位置開始四捨五入 
s是0或者未指定,四捨五入到最近整數 
當p小於s時候,表示數字是絕對值小於1的數字,且從小數點右邊開始的前s-p位必須是0,保留s位小數。 

p>0,對s分2種情況: 
1. s>0 
精確到小數點右邊s位,並四捨五入。然後檢驗有效數位是否<=p;如果s>p,小數點右邊至少有s-p個0填充。 
2. s<0 
精確到小數點左邊s位,並四捨五入。然後檢驗有效數位是否<=p+|s| 

具體數據可參考下表

Value

Datatype

Stored Value

123.2564

NUMBER

123.2564

1234.9876

NUMBER(6,2)

1234.99

12345.12345

NUMBER(6,2)

Error

1234.9876

NUMBER(6)

1235

12345.345

NUMBER(5,-2)

12300

1234567

NUMBER(5,-2)

1234600

12345678

NUMBER(5,-2)

Error

123456789

NUMBER(5,-4)

123460000

1234567890

NUMBER(5,-4)

Error

12345.58

NUMBER(*, 1)

12345.6

0.1

NUMBER(4,5)

Error

0.01234567

NUMBER(4,5)

0.01235

0.09999

NUMBER(4,5)

0.09999

0.099996

NUMBER(4,5)

Error


裏面發生錯誤的行有的是因爲源數據超過了可以表示的範圍,有的是因爲進行小數四捨五入後超過了可以表示的範圍。

以下是一些例子

1. s>0 

精確到小數點右邊s位,並四捨五入。然後檢驗有效數位是否<=p; 

ZWF.YUDONG>create table t_n(id number(5,2)); 

Table created. 

ZWF.YUDONG>insert into t_n values(123.45); 

1 row created. 

ZWF.YUDONG>insert into t_n values(123.455); 

1 row created. 

ZWF.YUDONG>select * from t_n; 

        ID 
---------- 
    123.45 
    123.46 

2 rows selected. 

ZWF.YUDONG>insert into t_n values(1.234); 

1 row created. 

ZWF.YUDONG>select * from t_n; 

        ID 
---------- 
    123.45 
    123.46 
      1.23 

3 rows selected. 

ZWF.YUDONG>insert into t_n values(.001); 

1 row created. 

ZWF.YUDONG>select * from t_n; 

        ID 
---------- 
    123.45 
    123.46 
      1.23 
         0 

4 rows selected. 

ZWF.YUDONG>insert into t_n values(1234.56); 
insert into t_n values(1234.56) 
                       * 
ERROR at line 1: 
ORA-01438: value larger than specified precision allowed for this column 


如果s>p,小數點右邊至少有s-p個0填充。 

ZWF.YUDONG>create table t_n(id number(4,5)); 

Table created. 

ZWF.YUDONG>insert into t_n values(1); 
insert into t_n values(1) 
                       * 
ERROR at line 1: 
ORA-01438: value larger than specified precision allowed for this column 


ZWF.YUDONG>insert into t_n values(.1); 
insert into t_n values(.1) 
                       * 
ERROR at line 1: 
ORA-01438: value larger than specified precision allowed for this column 


ZWF.YUDONG>insert into t_n values(.01); 

1 row created. 

ZWF.YUDONG>commit; 

Commit complete. 

ZWF.YUDONG>select * from t_n; 

        ID 
---------- 
       .01 

1 row selected. 

ZWF.YUDONG>insert into t_n values(.001); 

1 row created. 

ZWF.YUDONG>insert into t_n values(.0001); 

1 row created. 

ZWF.YUDONG>insert into t_n values(.00001); 

1 row created. 

ZWF.YUDONG>insert into t_n values(.000001);   --超過刻度存儲0 

1 row created. 

ZWF.YUDONG>select * from t_n; 

        ID 
---------- 
       .01 
      .001 
     .0001 
    .00001 
         0 


10 rows selected. 

ZWF.YUDONG>col dp for a50 
ZWF.YUDONG>select id,dump(id) dp,length(id),vsize(id) from t_n;  --vsize和dump的是字節數,length是數值實際位數(含小數點) 

        ID DP                                                 LENGTH(ID)  VSIZE(ID) 
---------- -------------------------------------------------- ---------- ---------- 
       .01 Typ=2 Len=2: 192,2                                          3          2 
      .001 Typ=2 Len=2: 191,11                                         4          2 
     .0001 Typ=2 Len=2: 191,2                                          5          2 
    .00001 Typ=2 Len=2: 190,11                                         6          2 
         0 Typ=2 Len=1: 128                                            1          1 

5 rows selected. 


2. s<0 

精確到小數點左邊s位,並四捨五入。然後檢驗有效數位是否<=p+|s| 

ZWF.YUDONG>create table t_n(id number(5,-2)); 

Table created. 

ZWF.YUDONG>insert into t_n values(12345); 

1 row created. 

ZWF.YUDONG>select * from t_n; 

        ID 
---------- 
     12300 

1 row selected. 

ZWF.YUDONG>insert into t_n values(123456); 

1 row created. 

ZWF.YUDONG>insert into t_n values(1234567); 

1 row created. 

ZWF.YUDONG>select * from t_n; 

        ID 
---------- 
     12300 
    123500 
   1234600 

3 rows selected. 

ZWF.YUDONG>insert into t_n values(12345678); 
insert into t_n values(12345678) 
                       * 
ERROR at line 1: 
ORA-01438: value larger than specified precision allowed for this column 

oracle的number類型存儲結構

oracle採用變長存儲number數據類型(按一定規則進行轉換成2進制編碼格式存儲)。 

oracle數據庫中存儲的number類型包含3個部分: HEAD部分, DATA部分, 符號位。 

對正數來說, 符號位省略, 對0來說, oracle存儲的是X80(128)。 

ZWF.YUDONG>select dump(0) from dual; 

DUMP(0) 
---------------- 
Typ=2 Len=1: 128 

1 row selected. 

ZWF.YUDONG>select dump(1) from dual; 

DUMP(1) 
------------------ 
Typ=2 Len=2: 193,2 

1 row selected. 

ZWF.YUDONG>select dump(-1) from dual; 

DUMP(-1) 
----------------------- 
Typ=2 Len=3: 62,100,102   

1 row selected. 

HEAD部分爲一個字節8位, 就是前面看到的128, 193,62。由該部分我們可以看出number類型的基本信息,因爲設計這種存儲格式的時候, oracle希望以十六進制00-FF來表示所有 
的number, 所以爲了編碼的對稱, 首先將number分爲正負, 所以以00-FF的中間位置80, 也就是十進制的128來表示0, HEAD部分小於80,即爲負數,大於80即爲正數。ORACLE再次對 
00-80, 80-FF進行對分: 

00-3E 表示: number <= -1 
3F-7F 表示: -1 < number < 0 
81-C0 表示: 0 < number < 1 
C1-FF 表示:number >= 1 

從HEAD部分我們可以也看出數據的位數信息,是否含有小數,可以根據HEAD的信息判斷小數點的位置。由於數據部分低位2的n次方位個0是不被存儲的,數據展現的時候oracle 
根據HEAD的信息給補充末位的0。 

ZWF.YUDONG>select dump(123456789) from dual; 

DUMP(123456789) 
------------------------------ 
Typ=2 Len=6: 197,2,24,46,68,90 --197(C5)的含義:表示數字123456789大於1,197-193(數字1佔用2個字節該值爲193) = 4 ,所以該數字佔用6(2+4)個字節。 

1 row selected. 


然後,我們再來看數據部分, ORACLE對十進制的數字(整數部分,小數部分正好相反)是兩位兩位進行存儲的(從右往左的順序), 例如對1234, ORACLE會分別對12, 34進行存儲. 
所以只需要對(+-)1-99進行編碼 

1 --- 99 分別用十六進制2-64表示,就是2-100, 

-1--- -99 用十六進制64-2表示,就是100-2 

ZWF.YUDONG>select dump(12345) from dual; 

DUMP(12345) 
------------------------ 
Typ=2 Len=4: 195,2,24,46  --數據部分2,24,46 表示 (2-1=1,24-1=23,46-1=45);HEAD部分表示12345 >= 1,佔用195-193+2=4字節。 

1 row selected. 


SYS.YUDONG>select dump(1100) from dual;  

DUMP(1100) 
------------------- 
Typ=2 Len=2: 194,12       --如果從右邊起,連續2的n次方位爲0,oracle一次排觸(不存儲)只是位數加1。可以對比dump(11)的情況看看。 

1 row selected. 

SYS.YUDONG>select dump(11) from dual; 

DUMP(11) 
------------------- 
Typ=2 Len=2: 193,12        --這裏數據部分和1100是一樣的,末位的2個0沒有實際存儲,長度193比194小1。 

1 row selected. 

--對於含小數(負數、整數2種情況)的情況: 

1、負數 

SYS.YUDONG>select dump(-1.2) from dual; 

DUMP(-1.2) 
-------------------------- 
Typ=2 Len=4: 62,100,81,102    --HEAD=62(3E)表示該數值小於等於-1;數據部分:整數部分的-1存儲爲100,小數部分從左往右2位一結合,不足2位後邊補一個1。 
                              對應關係變爲9,8...1表示1,2...9,看下面幾個例子,如果足2位,還是按照上邊說的規律(-1--- -99 用十六進制64-2表示,就是100-2)。 

1 row selected. 


ZWF.YUDONG>select dump(-2.1) from dual; 

DUMP(-2.1) 
------------------------- 
Typ=2 Len=4: 62,99,91,102 

1 row selected. 

ZWF.YUDONG>select dump(-2.2) from dual; 

DUMP(-2.2) 
------------------------- 
Typ=2 Len=4: 62,99,81,102 

1 row selected. 

ZWF.YUDONG>select dump(-2.9) from dual; 

DUMP(-2.9) 
------------------------- 
Typ=2 Len=4: 62,99,11,102 

1 row selected. 

ZWF.YUDONG>select dump(-2.12) from dual; 

DUMP(-2.12) 
------------------------- 
Typ=2 Len=4: 62,99,89,102 

1 row selected. 

ZWF.YUDONG>select dump(-2.13) from dual; 

DUMP(-2.13) 
------------------------- 
Typ=2 Len=4: 62,99,88,102 

1 row selected. 

ZWF.YUDONG>select dump(-2.123) from dual; 

DUMP(-2.123) 
---------------------------- 
Typ=2 Len=5: 62,99,89,71,102 

1 row selected. 


2、正數 

SYS.YUDONG>select dump(1.222) from dual; 

DUMP(1.222) 
------------------------ 
Typ=2 Len=4: 193,2,23,21      --HEAD=193(C1)表示該數字大於等於1;數據部分:整數部分存儲2(2-1=1),小數部分從左往右2位一結合,23(23-1=22)表示22,後邊還剩下一個2, 
                                不足2位的末尾補充一個1,也就是等於1.2220 

1 row selected. 

ZWF.YUDONG>select dump(1.2220) from dual; 

DUMP(1.2220) 
------------------------ 
Typ=2 Len=4: 193,2,23,21 

1 row selected. 


符號位: 用的是(+-)1-99都不可能用到的編碼66(102)來表示,有資料說爲了處理排序問題(未加考證)。根據HEAD部分可以做初步判斷,根據我們說的HEAD部分的四個範圍, 
如果2個數值不在一個範圍,立即可以看出大小,如果在一個範圍其實也可以根據其正負+絕對值來進行排序了,正數絕對值大的就大,負數則相反,爲何還要用到這個符號位?

本地浮點類型

另外再說一下兩個數值類型本地浮點數據類型(binary_float與binary_double)

本地浮點數據類型最大的特點就是比NUMBER類型效率更高
硬件運算/數學運算快 5– 10 倍
佔用更少的內存/磁盤空間(5/9 字節與 1 – 22 字節)
BINARY_DOUBLE 值範圍更大(e308 與 e125)
無需類型轉換(使用與字節順序無關的存儲格式)

下面程序是使用歐拉級數計算圓周率∏:
∏ = sqrt ( 6 * ( 1 + 1/2*2 + 1/3*2 + ... ) )

方法一:使用NUMBER類型

create or replace procedure Euler_Pi_Number is

subtype My_Number is number;

zero constant My_Number := 0.0;
one constant My_Number := 1.0;
two constant My_Number := 2.0;
six constant My_Number := 6.0;
toler constant My_Number := 0.00000000001;
root_toler constant My_Number := toler/1000.0;

root My_Number;
prev_root My_Number;
prod_over_six My_Number;
prod My_Number;
pi My_Number;
prev_pi My_Number;
step My_Number;

begin
pi := one;
prev_pi := zero;
prod_over_six := zero;
step := zero;
while pi - prev_pi > toler
loop
prev_pi := pi;
step := step + one;
prod_over_six := prod_over_six + one/(step*step);
prod := six*prod_over_six;
prev_root := prod;
root := prod/two; 
while Abs(root - prev_root) > root_toler
loop
prev_root := root;
root := (root + prod/root)/two;
end loop;
pi := root;
end loop;
end Euler_Pi_Number;
/


方法二:使用BINARY_DOUBLE類型

create or replace procedure Euler_Pi_Binary is

subtype My_Number is binary_double;

zero constant My_Number := 0.0d;
one constant My_Number := 1.0d;
two constant My_Number := 2.0d;
six constant My_Number := 6.0d;
toler constant My_Number := 0.00000000001d;
root_toler constant My_Number := toler/1000.0d;

root My_Number;
prev_root My_Number;
prod_over_six My_Number;
prod My_Number;
pi My_Number;
prev_pi My_Number;
step My_Number;

begin
pi := one;
prev_pi := zero;
prod_over_six := zero;
step := zero;
while pi - prev_pi > toler
loop
prev_pi := pi;
step := step + one;
prod_over_six := prod_over_six + one/(step*step);
prod := six*prod_over_six;
prev_root := prod;
root := prod/two; 
while Abs(root - prev_root) > root_toler
loop
prev_root := root;
root := (root + prod/root)/two;
end loop;
pi := root;
end loop;
end Euler_Pi_Binary;
/


SQL> set timing on
SQL> exec Euler_Pi_Number;

PL/SQL 過程已成功完成。

已用時間: 00: 00: 11.59
SQL> exec Euler_Pi_Binary;

PL/SQL 過程已成功完成。

已用時間: 00: 00: 02.09


上面例子中近似300,000次迭代計算,NUMBER類型花費11.59秒,BINARY_DOUBLE類型花費約2.09秒,性能提高大約5.5倍.

結論:在版本10g之後寫一些偏數字科學運行量巨大的存儲過程、函數時,對於浮點數字類型要優先考慮使用本地浮點數據類型
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