Python语言编程系列009——数值转带单位前缀字符串方法

问题背景

在常用的诸如示波器、频谱仪、接收机等电子测量仪器中，当借助于游标读取波形图曲线上某点数据值时，显示结果一般为“数值+单位前缀+国际标准单位”的字符串形式，如：

“0.0512V”和“50300V”分别表示为：“51.2mV”和“50.3kV”，

“0.00005Hz”和“5030000000Hz”分别表示为：“50uHz”和“5.03GHz”

在这种表达形式中，数值部分取值范围为[1-1000]之间，单位前缀部分为在基准单位的基础上与1000成比例后换算的前缀字符。这儿给出使用Python语言编程实现同样功能的代码。

解决思路

先说一下解决思路，从数学推导的角度去思考这个问题，若将一个数值num表示为1000的x次方，那么我们可以求出x的值为：

假如求得的x=1.3，那么说明了num的值在以下区间内：

所以只要原值num除以1000的1次幂就可以将数值部分转换到[1----1000]之间的值了，这儿的1次幂是由x值1.3向下取整floor(x)得到的。

通过分析，在将数值表示为“数值+单位前缀+国际标准单位”的字符串形式时，数值部分为原值num除以1000的幂，单位前缀可在列表中索引得到，国际标准单位根据数据的实际物理意义给出即可。

Python函数代码实现

定义的Num2Str函数代码如下图所示：

导入numpy库作log运算，所有的单位前缀定义在列表prefixs中，基准单位的数值在数组中的索引为8，所以单位前缀部分只需取列表中索引（x+8）对应的值就可以了。

测试结果

使用上面的Num2Str函数，对于本文开头提出的例子，完整的测试代码如下：

运行结果如下：

从代码量上可以看出，这种实现方式相对于C/C++语言更为简洁明了，充分体现了Python动态语言的优势。

备注

国际单位制中所有单位前缀的汇总表如下：

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