大型數據表格取整算法研究

劉杰

1 引言

通信工程的設計由說明、圖紙和預算共三部分組成，其中預算要求每個站點做一個，預算金額保留兩位小數，并提供預算匯總表。預算匯總表樣式如表1所示，其中灰色填充部分為小計項和合計項（下稱“和項”），無顏色填充部分為單項材料金額（下稱“細項”）。

表1 預算匯總表樣式

在某些情況下，預算匯總表的金額是不能帶小數點的（例如工程預算的批復），因此需要對預算表格進行取整。取整的要求為：所有數據必須為整數，數據取整前后差額的絕對值小于1，數據行列相加等式必須成立。

當材料的類別大于10（M>10）、材料項大于100、站點數量大于100（N>10）時，這將是一個非常龐大的數據表格。除了通信工程設計的預算匯總表外，其他領域也有類似的數據表格需要取整，因此本文研究的內容為大型數據表格的取整算法，以上述表格為例作為研究對象。

2 四舍五入會增加算法復雜度

對小數取整有三種方式：四舍五入、向上取整和向下取整。但是在算法上如果采用四舍五入方式的話，將會增加算法的復雜度，如表2所示。

表2 四舍五入取整例子原數據

對表格中的數據四舍五入取整后，需要對部分數據進行加1操作，需要對部分數據進行減1操作，以使得最終的結果滿足取整的要求，如表3所示。

表3 四舍五入取整例子結果

在上述的例子中，數據四舍五入取整后，由于數據小數點后的數值有大有小，導致取整后數據的調整方向有兩個，某些數據需要向上加1，某些數據需要向下減1。數據調整方向越多，在算法實現上就會越復雜。如果對數據向上取整或向下取整，取整后數據的調整方向只有一個，向下減1或向上加1，程序實現上較為簡單。

為了使算法更為簡潔，本文選擇向下取整的方式。筆者已經在Excel通過VBA編程實現了取整算法，下面對此算法進行詳細的闡述。

3 取整算法

面對龐大且層級較多的數據表格時，為了更方便處理數據，需要對表格進行分析，取得其基本組成單元。通過分析，所有的數據表格均可分為兩個基本單元：一維數組和兩維數組，下面對這兩個基本單元的概念及取整算法說明。

3.1 一維數組表格取整算法

一維數組表格指的是在取整計算時，只需要考慮一個維度（行或列）的等式是否成立即可。具體步驟為：

（1）對數據進行向下取整；

（2）判斷和項、細項相加得到的和之間的差額，差額表格需要對細項進行調整的次數或項數；

（3）計算每一個細項取整前后的差額，把差額最大的細項加1。直到第2步計算得的差額為0，即完成了一維數組的取整。

3.2 兩維數組表格取整算法

兩維數組表格指的是在取整時，需要考慮兩個維度（行和列）的等式是否成立，下面以一個兩維數組進行詳細說明，如表4所示。

表4 兩維數組表格取整算法例子原數據

具體步驟為：

（1）對數據進行向下取整；

（2）判斷行、列和項與取整后細項和的差額，求得列差額分別為5-（1+1+1）=2、4-（1+1+1）=1、5-（1+1+1）=2，求得行差額分別為5-（1+1+1）=2、4-（1+1+1）=1、5-（1+1+1）=2，列差額與行差額組成了一個表格的行合計和列合計。使用由上而下、由左而右的方式遍歷所有單元格，如其對應的列差額、行差額均大于1，且細項原數據小數點后有數值，即對該單元格進行加1操作，最終得到結果如表5。

表5 兩維數組表格行列差額分配表

（3）完成第2步后，很多時候會存在行列等式不成立的情況，需要對這個表格進一步調整。使用由上而下、由左而右對每一列未加1操作的單元格進行遍歷，判斷細項原數據小數點后是否有數值，如是即進行加1操作。再判斷同一列在第二步已經進行加1操作的單元格，其所在行與不相等列相交的單元格是否已經有加1操作，且細項原數據小數點后有數值的話，加1操作進行互換，如表6所示。

表6 行列差額二次分配表

（4）根據第3步得到的加1操作表格，在數據表格相應位置對向下取整的細項進行加1即完成了兩維數組的取整計算。

4 表格分層

對于計算機程序來說，需要將龐大的數據表格進行拆分簡化，以方便程序處理。依據該表格的特性，本算法把表格拆分為四個層次的表格。

（1）第一層：提取數據表格的M列小計、列合計與N行小計、行合計相交的單元格，由這些單元格組成第一層表格，如表7所示。

表7 第一層數據表格

首先需要對工程合計數值進行四舍五入，確定數據表格的總和，見上表標圓形的單元格。然后對行合計、列合計進行取整，利用一維數組取整算法處理即可完成。完成此部分后，M列小計與N行小計組成了一個兩維數組，利用兩維數組取整算法，即可完成第一層數據表格的取整。

（2）第二層：提取數據表格的M列小計、列合計與站點行、行小計相交的單元格，由這些單元格組成第二層表格。第二層共有N個表格，大致表格如表8所示。

表8 第二層數據表格

通過第一層的調整計算，A（～N）省小計的值已經確定，列合計與站點行相交的單元格組成了一維數組，利用一維數組取整算法處理。完成此步后，M列小計與站點行相交的單元格就組成了一個兩維數組，接著利用兩維數組取整算法處理。按此步驟把第二層N個表格處理完成后，即完成了第二層的取整。

（3）第三層：提取數據表格的列小計、材料列與行小計、行合計相交的單元格，由這些單元格組成第三層表格。第二層共有M個表格，大致表格如表9所示。

表9 第三層數據表格

通過第一層的取整計算，列小計與行合計相交單元格的值已經確定，通過第二層的取整計算，列小計與行小計相交單元格的值也已經確定。材料列與行小計相交的單元格組成了一維數組，利用一維數組取整算法處理。完成此步后，材料列與行小計相交的單元格就組成了一個兩維數組，接著利用兩維數組取整算法處理。按此步驟把第三層M個表格處理完成后，即完成了第三層的取整計算。

（4）第四層：提取數據表格的列小計、材料列與行小計、站點行相交的單元格，由這些單元格組成第四層表格。第四層共有M×N個表格，大致表格如表10所示。

表10 第四層數據表格

通過第二層的取整，列小計與站點行相交單元格的值已經確定，通過第三層的取整，材料列與行小計相交單元格的值也已經確定。材料列與站點行相交的單元格組成了一個兩維數組，接著利用兩維數組取整算法處理。按此步驟把第四層M×N個表格處理完成后，即完成了第四層的取整計算。

完成以上四個層次表格的取整后，整個大型數據表格的取整工作完成。

5 結束語

本文取整算法的實現，使得大型數據表格的取整工作變得非常簡單、快捷，極大地提高了工作效率和節省了人力成本，在實際應用上具有很大的意義。