Java 高精度的大数字运算

为了解决Java基本数据类型在运算时会出现的溢出和计算不精确的问题。Java 提供了两个类BigInteger和BigDecimal,专门用于进行高精度运算。凡是能用int 或float 做的事情,用BigInteger和BigDecimal也可以做,只是必须换用方法调用,而不是使用运算符。高精度整数BigInteger BigInteger支持任意精度的整数,也就是说我们可精确表示任意大小的整数值;同时在运算过程中不会丢失任何信息;高精度浮点数BigDecimal

它可以表示任意精度的小数,并对它们进行计算。由于 BigDecimal 对象是不可变的,这些方法中的每一个都会产生新的 BigDecimal 对象。因此,因为创建对象的开销,BigDecimal 不适合于大量的数学计算,但设计它的目的是用来精确地表示小数。

import java.math.BigDecimal;import java.math.BigInteger;public class BigNumber {//默认除法运算精度,即保留小数点多少位 private static final int DEFAULT_DIV_SCALE = 10;//这个类不能实例化 private BigNumber() {}/** * 提供精确的加法运算。 * @param v1 被加数 * @param v2 加数 * @return 两个参数的和 */public static double add(double v1, double v2) { BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1)); BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2)); return (b1.add(b2)).doubleValue();}/** * 提供精确的减法运算。 * @param v1 被减数 * @param v2 减数 * @return 两个参数的差 */public static double sub(double v1, double v2) { BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1)); BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2)); return (b1.subtract(b2)).doubleValue();}/** * 提供精确的乘法运算。 * @param v1 被乘数 * @param v2 乘数 * @return 两个参数的积 */public static double mul(double v1, double v2) { BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1)); BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2)); return (b1.multiply(b2)).doubleValue();}/** * 提供(相对)精确的除法运算,当发生除不尽的情况时,精确到 * 小数点以后多少位,以后的数字四舍五入。 * @param v1 被除数 * @param v2 除数 * @return 两个参数的商 */public static double div(double v1, double v2) { return div(v1, v2, DEFAULT_DIV_SCALE);}/** * 提供(相对)精确的除法运算。当发生除不尽的情况时,由scale参数指 * 定精度,以后的数字四舍五入。 * @param v1 被除数 * @param v2 除数 * @param scale 表示需要精确到小数点以后几位。 * @return 两个参数的商 */public static double div(double v1, double v2, int scale) { if (scale < 0) {System.err.println("除法精度必须大于0!");return 0; } BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1)); BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2)); return (b1.divide(b2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP)).doubleValue();}/*** 计算Factorial阶乘!* @param n 任意大于等于0的int* @returnn!的值*/public static BigInteger getFactorial(int n) { if (n < 0) {System.err.println("n必须大于等于0!");return new BigInteger("-1"); } else if (n == 0) {return new BigInteger("0"); } //将数组换成字符串后构造BigInteger BigInteger result = new BigInteger("1"); for (; n > 0; n–) {//将数字n转换成字符串后,,再构造一个BigInteger对象,与现有结果做乘法result = result.multiply(new BigInteger(new Integer(n).toString())); } return result;}public static void main(String[] args) { // 如果我们编译运行下面这个程序会看到什么? System.out.println(0.05 + 0.01); System.out.println(1.0 – 0.42); System.out.println(4.015 * 100); System.out.println(123.3 / 100); // 0.060000000000000005 // 0.5800000000000001 // 401.49999999999994 // 1.2329999999999999 //计算阶乘,可以将n设得更大 int n = 30; System.out.println("计算n的阶乘" + n + "! = " + BigNumber.getFactorial(n)); //用double构造BigDecimal BigDecimal bd1 = new BigDecimal(0.1); System.out.println("(bd1 = new BigDecimal(0.1)) = " + bd1.toString()); //用String构造BigDecimal BigDecimal bd2 = new BigDecimal("0.1"); System.out.println("(bd2 = new BigDecimal(\&;0.1\&;)) = "+ bd2.toString()); BigDecimal bd3 = new BigDecimal("0.10"); //equals方法比较两个BigDecimal对象是否相等,相等返回true,不等返回false System.out.println("bd2.equals(bd3) = " + bd2.equals(bd3));//false //compareTo方法比较两个BigDecimal对象的大小,相等返回0,小于返回-1,大于返回1。 System.out.println("bd2.compareTo(bd3) = " + bd2.compareTo(bd3));//0 //进行精确计算 System.out.println("0.05 + 0.01 = " + BigNumber.add(0.05, 0.01)); System.out.println("1.0 – 0.42 = " + BigNumber.sub(1.0, 0.42)); System.out.println("4.015 * 100 =" + BigNumber.mul(4.015, 100)); System.out.println("123.3 / 100 = " + BigNumber.div(123.3, 100)); }}

(1)BigInteger和BigDecimal都是不可变(immutable)的,在进行每一步运算时,都会产生一个新的对象,由于创建对象会引起开销,它们不适合于大量的数学计算,应尽量用long,float,double等基本类型做科学计算或者工程计算。设计BigInteger和BigDecimal的目的是用来精确地表示大整数和小数,使用于在商业计算中使用。 (2)BigDecimal有4个够造方法,其中的两个用BigInteger构造,另一个是用double构造,还有一个使用String构造。应该避免使用double构造BigDecimal,因为:有些数字用double根本无法精确表示,传给BigDecimal构造方法时就已经不精确了。比如,new BigDecimal(0.1)得到的值是0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。使用new BigDecimal("0.1")得到的值是0.1。因此,如果需要精确计算,用String构造BigDecimal,避免用double构造,尽管它看起来更简单! (3)equals()方法认为0.1和0.1是相等的,返回true,而认为0.10和0.1是不等的,结果返回false。方法compareTo()则认为0.1与0.1相等,0.10与0.1也相等。所以在从数值上比较两个BigDecimal值时,应该使用compareTo()而不是 equals()。 (4)另外还有一些情形,任意精度的小数运算仍不能表示精确结果。例如,1除以9会产生无限循环的小数 .111111…。出于这个原因,在进行除法运算时,BigDecimal可以让您显式地控制舍入。

运算结果:

朋友,旭日正在升起,每一份付出,

Java 高精度的大数字运算

相关文章:

你感兴趣的文章:

标签云: