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關於java中的大數處理問題、double處理數值失精問題(BigInteger和BigDBigDecimal)

本文目標

可以使用BigInteger操作大整數
可以使用BigDecimal指定小數的保留位數

基礎知識

對於二進位制來說,最高位代表正負號,-0表示-128,+0表示0
32位系統int型4個位元組:-(2的31次方) ~ (2的31次方) 減 1
最大負數:10000000 00000000 00000000 00000000
最大正數:01111111 11111111 11111111 11111111
0:                 00000000 00000000 00000000 00000000

64位系統同理,int型表示範圍是:-(2的63次方) ~ (2的63次方) 減 1

具體內容

大數操作

正常情況下一個整數最多隻能放在long型別之中,但是如果現在有如下的一個數字:
        1111111111111111111111111111111111111111111111111
根本就是無法儲存的,所以為了解決這樣的問題,在java中引入了兩個大數的操作類:
        操作整型:BigInteger
        操作小數:BigDecimal
當然了,這些大數都會以字串

的形式傳入。

BigInteger

如果在操作的時候一個整型資料已經超過了整數的最大型別長度long的話,則此資料就無法裝入,所以,此時要使用BigInteger類進行操作。


BigInteger是在java.math包中。

程式碼示例:

  1. package ustc.lichunchun.bigdataapi;  
  2. import java.math.BigInteger;  
  3. publicclass BigIntegerDemo1 {  
  4.     publicstaticvoid main(String[] args) {  
  5.         BigInteger bi1 = new BigInteger("123456789"
    ) ;  // 宣告BigInteger物件
  6.         BigInteger bi2 = new BigInteger("987654321") ;  // 宣告BigInteger物件
  7.         System.out.println("加法操作:" + bi2.add(bi1)) ;    // 加法操作
  8.         System.out.println("減法操作:" + bi2.subtract(bi1)) ;   // 減法操作
  9.         System.out.println("乘法操作:" + bi2.multiply(bi1)) ;   // 乘法操作
  10.         System.out.println("除法操作:"
     + bi2.divide(bi1)) ; // 除法操作
  11.         System.out.println("最大數:" + bi2.max(bi1)) ;  // 求出最大數
  12.         System.out.println("最小數:" + bi2.min(bi1)) ;  // 求出最小數
  13.         BigInteger result[] = bi2.divideAndRemainder(bi1) ; // 求出餘數的除法操作
  14.         System.out.println("商是:" + result[0] +   
  15.             ";餘數是:" + result[1]) ;  
  16.     }  
  17. }  

發現divide()方法本身只是把最終的商儲存下來了,但是這樣的兩個數字相除的時候肯定是無法整除,肯定存在餘數,所以我們在上面程式碼中還用到了divideAndRemainder()方法來獲得結果和餘數。

BigDecimal

        使用此類可以完成大的小數操作,而且也可以使用此類進行精確的四捨五入,這一點在開發中經常使用。
對於不需要任何準確計算精度的程式可以直接使用float或double完成,但是如果需要精確計算結果,則必須使用BigDecimal類。


程式碼示例:

  1. package ustc.lichunchun.bigdataapi;  
  2. import java.math.BigDecimal;  
  3. publicclass BigDecimalDemo01 {  
  4.     publicstaticvoid main(String[] args) {  
  5.         System.out.println("加法運算:" + MyMath.round(MyMath.add(10.345,3.333),1)) ;  
  6.         System.out.println("減法運算:" + MyMath.round(MyMath.sub(10.345,3.333),3)) ;  
  7.         System.out.println("乘法運算:" + MyMath.round(MyMath.mul(10.345,3.333),4)) ;  
  8.         System.out.println("除法運算:" + MyMath.div(10.345,3.333,3)) ;  
  9.     }  
  10. }  
  11. class MyMath{  
  12.     publicstaticdouble add(double d1,double d2){      // 進行加法計算
  13.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(d1) ;  
  14.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(d2) ;  
  15.         return b1.add(b2).doubleValue() ;  
  16.     }  
  17.     publicstaticdouble sub(double d1,double d2){      // 進行減法計算
  18.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(d1) ;  
  19.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(d2) ;  
  20.         return b1.subtract(b2).doubleValue() ;  
  21.     }  
  22.     publicstaticdouble mul(double d1,double d2){      // 進行乘法計算
  23.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(d1) ;  
  24.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(d2) ;  
  25.         return b1.multiply(b2).doubleValue() ;  
  26.     }  
  27.     publicstaticdouble div(double d1,double d2,int len){      // 進行除法計算
  28.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(d1) ;  
  29.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(d2) ;  
  30.         return b1.divide(b2,len,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue() ;  
  31.     }  
  32.     publicstaticdouble round(double d,int len){   // 進行四捨五入
  33.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(d) ;  
  34.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(1) ; // 技巧
  35.         return b1.divide(b2,len,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue() ;  
  36.     }  
  37. };  

華為機試題

        現在我們來看一道華為的機試題:

        寫出一個程式,接受一個十六進位制的數值字串,輸出該數值的十進位制字串。(多組同時輸入 )

        一開始,我寫的答案是這樣的:

  1. package huawei.job;  
  2. import java.io.BufferedReader;  
  3. import java.io.IOException;  
  4. import java.io.InputStreamReader;  
  5. import java.math.BigInteger;  
  6. publicclass Main5 {  
  7.     publicstaticvoid main(String[] args) {  
  8.         BufferedReader bufr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));  
  9.         String line ;  
  10.         BigInteger base = new BigInteger("16");  
  11.         try {  
  12.             while((line = bufr.readLine()) != null){  
  13.                 line = line.substring(2);  
  14.                 int result = Integer.parseInt(line, 16);  
  15.                 System.out.println(result);  
  16.             }  
  17.         } catch (IOException e) {  
  18.             e.printStackTrace();  
  19.         }  
  20.     }  
  21. }  
        這裡,我直接使用的JavaAPI--Integer提供的方法,將十六進位制進行轉換,答案也是牛客網AC。但是,仔細一想,華為這樣的大公司不可能出這麼簡單的題目,所以我就想到了處理大數的情況,更改後的程式碼如下,同樣牛客AC。
  1. package huawei.job;  
  2. import java.io.BufferedReader;  
  3. import java.io.IOException;  
  4. import java.io.InputStreamReader;  
  5. import java.math.BigInteger;  
  6. publicclass Main5 {  
  7.     publicstaticvoid main(String[] args) {  
  8.         BufferedReader bufr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));