BigInteger
在Java中,由CPU原生提供的整型最大范围是64位long型整数。使用long型整数可以直接通过CPU指令进行计算,速度非常快。
如果我们使用的整数范围超过了long型怎么办?这个时候,就只能用软件来模拟一个大整数。java.math.BigInteger就是用来表示任意大小的整数。BigInteger内部用一个int[]数组来模拟一个非常大的整数:
BigInteger bi = new BigInteger("1234567890"); System.out.println(bi.pow(5)); // 2867971860299718107233761438093672048294900000
对BigInteger做运算的时候,只能使用实例方法,例如,加法运算:
BigInteger i1 = new BigInteger("1234567890"); BigInteger i2 = new BigInteger("12345678901234567890"); BigInteger sum = i1.add(i2); // 12345678902469135780
和long型整数运算比,BigInteger不会有范围限制,但缺点是速度比较慢。
也可以把BigInteger转换成long型:
BigInteger i = new BigInteger("123456789000"); System.out.println(i.longValue()); // 123456789000 System.out.println(i.multiply(i).longValueExact()); // java.lang.ArithmeticException: BigInteger out of long range
使用longValueExact()方法时,如果超出了long型的范围,会抛出ArithmeticException。
BigInteger和Integer、Long一样,也是不可变类,并且也继承自Number类。因为Number定义了转换为基本类型的几个方法:
转换为byte:byteValue()
转换为short:shortValue()
转换为int:intValue()
转换为long:longValue()
转换为float:floatValue()
转换为double:doubleValue()
因此,通过上述方法,可以把BigInteger转换成基本类型。如果BigInteger表示的范围超过了基本类型的范围,转换时将丢失高位信息,即结果不一定是准确的。如果需要准确地转换成基本类型,可以使用intValueExact()、longValueExact()等方法,在转换时如果超出范围,将直接抛出ArithmeticException异常。
如果BigInteger的值甚至超过了float的最大范围(3.4x1038),那么返回的float是什么呢?
// BigInteger to float import java.math.BigInteger;
Run
小结
BigInteger用于表示任意大小的整数;
BigInteger是不变类,并且继承自Number;
将BigInteger转换成基本类型时可使用longValueExact()等方法保证结果准确。
和BigInteger类似,BigDecimal可以表示一个任意大小且精度完全准确的浮点数。
BigDecimal bd = new BigDecimal("123.4567"); System.out.println(bd.multiply(bd)); // 15241.55677489
BigDecimal用scale()表示小数位数,例如:
BigDecimal d1 = new BigDecimal("123.45"); BigDecimal d2 = new BigDecimal("123.4500"); BigDecimal d3 = new BigDecimal("1234500"); System.out.println(d1.scale()); // 2,两位小数 System.out.println(d2.scale()); // 4 System.out.println(d3.scale()); // 0
通过BigDecimal的stripTrailingZeros()方法,可以将一个BigDecimal格式化为一个相等的,但去掉了末尾0的BigDecimal:
BigDecimal d1 = new BigDecimal("123.4500"); BigDecimal d2 = d1.stripTrailingZeros(); System.out.println(d1.scale()); // 4 System.out.println(d2.scale()); // 2,因为去掉了00 BigDecimal d3 = new BigDecimal("1234500"); BigDecimal d4 = d3.stripTrailingZeros(); System.out.println(d3.scale()); // 0 System.out.println(d4.scale()); // -2
如果一个BigDecimal的scale()返回负数,例如,-2,表示这个数是个整数,并且末尾有2个0。
可以对一个BigDecimal设置它的scale,如果精度比原始值低,那么按照指定的方法进行四舍五入或者直接截断:
import java.math.BigDecimal; import java.math.RoundingMode;
Run
对BigDecimal做加、减、乘时,精度不会丢失,但是做除法时,存在无法除尽的情况,这时,就必须指定精度以及如何进行截断:
BigDecimal d1 = new BigDecimal("123.456"); BigDecimal d2 = new BigDecimal("23.456789"); BigDecimal d3 = d1.divide(d2, 10, RoundingMode.HALF_UP); // 保留10位小数并四舍五入 BigDecimal d4 = d1.divide(d2); // 报错:ArithmeticException,因为除不尽
还可以对BigDecimal做除法的同时求余数:
import java.math.BigDecimal;
Run
调用divideAndRemainder()方法时,返回的数组包含两个BigDecimal,分别是商和余数,其中商总是整数,余数不会大于除数。我们可以利用这个方法判断两个BigDecimal是否是整数倍数:
BigDecimal n = new BigDecimal("12.75"); BigDecimal m = new BigDecimal("0.15"); BigDecimal[] dr = n.divideAndRemainder(m); if (dr[1].signum() == 0) { // n是m的整数倍 }
比较BigDecimal
在比较两个BigDecimal的值是否相等时,要特别注意,使用equals()方法不但要求两个BigDecimal的值相等,还要求它们的scale()相等:
BigDecimal d1 = new BigDecimal("123.456"); BigDecimal d2 = new BigDecimal("123.45600"); System.out.println(d1.equals(d2)); // false,因为scale不同 System.out.println(d1.equals(d2.stripTrailingZeros())); // true,因为d2去除尾部0后scale变为2 System.out.println(d1.compareTo(d2)); // 0
必须使用compareTo()方法来比较,它根据两个值的大小分别返回负数、正数和0,分别表示小于、大于和等于。
总是使用compareTo()比较两个BigDecimal的值,不要使用equals()!
如果查看BigDecimal的源码,可以发现,实际上一个BigDecimal是通过一个BigInteger和一个scale来表示的,即BigInteger表示一个完整的整数,而scale表示小数位数:
public class BigDecimal extends Number implements Comparable<BigDecimal> { private final BigInteger intVal; private final int scale; }
BigDecimal也是从Number继承的,也是不可变对象。
小结
BigDecimal用于表示精确的小数,常用于财务计算;
比较BigDecimal的值是否相等,必须使用compareTo()而不能使用equals()。