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()
。