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java使用BigDecimal進行精確運算(關於double的問題解決)

float和double型別的主要設計目標是為了科學計算和工程計算。他們執行二進位制浮點運算,這是為了在廣域數值範圍上提供較為精確的快速近似計算而精心設計的。然而,它們沒有提供完全精確的結果,所以不應該被用於要求精確結果的場合 

BigDecimal構造方法

  1.public BigDecimal(double val)    將double表示形式轉換為BigDecimal *不建議使用

  2.public BigDecimal(int val)  將int表示形式轉換成BigDecimal

  3.public BigDecimal(String val)  將String表示形式轉換成BigDecimal

為什麼不建議採用第一種構造方法呢?來看例子

複製程式碼

  public static void main(String[] args)
    {
        BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal(2);
        BigDecimal bDouble = new BigDecimal(2.3);
        BigDecimal bString = new BigDecimal("2.3");
        System.out.println("bigDecimal=" + bigDecimal);
        System.out.println("bDouble=" + bDouble);
        System.out.println("bString=" + bString);
    }

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執行結果如下

為什麼會出現這種情況呢?

 JDK的描述:1、引數型別為double的構造方法的結果有一定的不可預知性。有人可能認為在Java中寫入newBigDecimal(0.1)所建立的BigDecimal正好等於 0.1(非標度值 1,其標度為 1),但是它實際上等於0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。這是因為0.1無法準確地表示為 double(或者說對於該情況,不能表示為任何有限長度的二進位制小數)。這樣,傳入到構造方法的值不會正好等於 0.1(雖然表面上等於該值)。

        2、另一方面,String 構造方法是完全可預知的:寫入 newBigDecimal("0.1") 將建立一個 BigDecimal,它正好等於預期的 0.1。因此,比較而言,通常建議優先使用String構造方法

 

當double必須用作BigDecimal的源時,請使用Double.toString(double)轉成String,然後使用String構造方法,或使用BigDecimal的靜態方法valueOf,如下

複製程式碼

public static void main(String[] args)
    {
        BigDecimal bDouble1 = BigDecimal.valueOf(2.3);
        BigDecimal bDouble2 = new BigDecimal(Double.toString(2.3));

        System.out.println("bDouble1=" + bDouble1);
        System.out.println("bDouble2=" + bDouble2);
        
    }

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結果如下

 

 首先我們先來看如下程式碼示例:

1 public class Test_1 {
2     public static void main(String[] args) {
3         System.out.println(0.06+0.01);
4         System.out.println(1.0-0.42);
5         System.out.println(4.015*100);
6         System.out.println(303.1/1000);
7     }
8     
9 }

          執行結果如下。

         0.06999999999999999

         0.5800000000000001

         401.49999999999994

         0.30310000000000004

         你認為你看錯了,但結果卻是是這樣的。問題在哪裡呢?原因在於我們的計算機是二進位制的。浮點數沒有辦法是用二進位制進行精確表示。我們的CPU表示浮點數由兩個部分組成:指數和尾數,這樣的表示方法一般都會失去一定的精確度,有些浮點數運算也會產生一定的誤差。如:2.4的二進位制表示並非就是精確的2.4。反而最為接近的二進位制表示是 2.3999999999999999。浮點數的值實際上是由一個特定的數學公式計算得到的。

          其實java的float只能用來進行科學計算或工程計算,在大多數的商業計算中,一般採用java.math.BigDecimal類來進行精確計算。

          在使用BigDecimal類來進行計算的時候,主要分為以下步驟:

              1、用float或者double變數構建BigDecimal物件。

             2、通過呼叫BigDecimal的加,減,乘,除等相應的方法進行算術運算。

             3、把BigDecimal物件轉換成float,double,int等型別。

          一般來說,可以使用BigDecimal的構造方法或者靜態方法的valueOf()方法把基本型別的變數構建成BigDecimal物件。

1 BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(0.48));
2 BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(0.48);

        對於常用的加,減,乘,除,BigDecimal類提供了相應的成員方法。

1 public BigDecimal add(BigDecimal value);                        //加法
2 public BigDecimal subtract(BigDecimal value);                   //減法 
3 public BigDecimal multiply(BigDecimal value);                   //乘法
4 public BigDecimal divide(BigDecimal value);                     //除法


          進行相應的計算後,我們可能需要將BigDecimal物件轉換成相應的基本資料型別的變數,可以使用floatValue(),doubleValue()等方法。

          下面是一個工具類,該工具類提供加,減,乘,除運算。

 1 public class Arith {
 2     /**
 3      * 提供精確加法計算的add方法
 4      * @param value1 被加數
 5      * @param value2 加數
 6      * @return 兩個引數的和
 7      */
 8     public static double add(double value1,double value2){
 9         BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.valueOf(value1));
10         BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.valueOf(value2));
11         return b1.add(b2).doubleValue();
12     }
13     
14     /**
15      * 提供精確減法運算的sub方法
16      * @param value1 被減數
17      * @param value2 減數
18      * @return 兩個引數的差
19      */
20     public static double sub(double value1,double value2){
21         BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.valueOf(value1));
22         BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.valueOf(value2));
23         return b1.subtract(b2).doubleValue();
24     }
25     
26     /**
27      * 提供精確乘法運算的mul方法
28      * @param value1 被乘數
29      * @param value2 乘數
30      * @return 兩個引數的積
31      */
32     public static double mul(double value1,double value2){
33         BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.valueOf(value1));
34         BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.valueOf(value2));
35         return b1.multiply(b2).doubleValue();
36     }
37     
38     /**
39      * 提供精確的除法運算方法div
40      * @param value1 被除數
41      * @param value2 除數
42      * @param scale 精確範圍
43      * @return 兩個引數的商
44      * @throws IllegalAccessException
45      */
46     public static double div(double value1,double value2,int scale) throws IllegalAccessException{
47         //如果精確範圍小於0,丟擲異常資訊
48         if(scale<0){         
49             throw new IllegalAccessException("精確度不能小於0");
50         }
51         BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.valueOf(value1));
52         BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.valueOf(value2));
53         return b1.divide(b2, scale).doubleValue();    
54     }
55 }