Java学习——BigInteger类和BigDecimal类

Java学习——BigInteger类和BigDecimal类

摘要：本文主要学习了用于大数字运算的BigInteger类和BigDecimal类。

部分内容来自以下博客：

https://www.cnblogs.com/LeoBoy/p/6056394.html

https://www.cnblogs.com/linjiqin/p/3413894.html

使用BigInteger类

为什么要使用BigInteger类

在Java的整数类型里面，byte为8位，short为16位，int为32位，long为64位。正因为这些数值的二进制位数已经固定，所以它们能表示的数值大小就有一定的范围限制。因此，Java中提供BigInteger类来处理更大的数字。

构造方法

BigInteger(String val)：创建一个具有参数所指定以字符串表示的数值的对象。

常用方法

BigInteger add(BigInteger val)：加法运算。

BigInteger subtract(BigInteger val)：减法运算。

BigInteger multiply(BigInteger val) ：乘法运算。

BigInteger divide(BigInteger val) ：除法运算，可能会产生除零异常。

public BigInteger[] divideAndRemainder(BigInteger val)：获取商值和余数组成的数组，初始元素是商值，最终元素是余数。

String toString()：将BigInteger对象的数值转换成字符串。

double doubleValue()：将BigInteger对象中的值以双精度数返回。

float floatValue()：将BigInteger对象中的值以单精度数返回。

long longValue()：将BigInteger对象中的值以长整数返回。

int intValue()：将BigInteger对象中的值以整数返回。

使用代码

代码如下：

public void test() {
    BigInteger a = new BigInteger("10");
    BigInteger b = new BigInteger("3");
    System.out.println("add >>> " + a.add(b));
    System.out.println("subtract >>> " + a.subtract(b));
    System.out.println("multiply >>> " + a.multiply(b));
    System.out.println("divide >>> " + a.divide(b));
    System.out.println("divideAndRemainder[0] >>> " + a.divideAndRemainder(b)[0]);
    System.out.println("divideAndRemainder[1] >>> " + a.divideAndRemainder(b)[1]);
}

运行结果如下：

add >>> 13
subtract >>> 7
multiply >>> 30
divide >>> 3
divideAndRemainder[0] >>> 3
divideAndRemainder[1] >>> 1

使用BigDecimal类

为什么要使用BigDecimal类

虽然Java的基本类型提供了float和double类型，但他们在执行浮点运算的时候，只是提供了一个较为精确的结果，不能用于要求精确度很高的环境中。

因此，Java提供了BigDecimal类来保证结果的精确度。

BigDecimal都是不可变的（immutable）的，在进行每一步运算时，都会产生一个新的对象，所以在做运算时千万要保存操作后的值。

使用BigDecimal的坏处是性能比double和float差，在处理庞大，复杂的运算时尤为明显，因根据实际需求决定使用哪种类型。

使用float和double导致精度缺失

在使用基本类型的float和double的时候，可能会出现精度缺失的问题，代码如下：

public void test() {
    System.out.println(0.2 + 0.1);
    System.out.println(0.3 - 0.1);
    System.out.println(0.2 * 0.1);
    System.out.println(0.3 / 0.1);
}

运行结果如下：

0.30000000000000004
0.19999999999999998
0.020000000000000004
2.9999999999999996

我们使用BigDecimal类来解决使用浮点类型导致精度缺失的问题。

构造方法

BigDecimal(int)：创建一个具有参数所指定整数值的对象。

BigDecimal(double)：创建一个具有参数所指定双精度值的对象（不建议使用）。

BigDecimal(String)：创建一个具有参数所指定以字符串表示的数值的对象。

不使用传入double的构造方法

因为float和double会导致精度缺失的问题，所以不建议使用将double作为参数的构造方法，代码如下：

public void test() {
    BigDecimal a = new BigDecimal(2);
    BigDecimal b = new BigDecimal(2.3);
    BigDecimal c = new BigDecimal("2.3");
    System.out.println(a);
    System.out.println(b);
    System.out.println(c);
}

运行结果如下：

2
2.29999999999999982236431605997495353221893310546875
2.3

常用方法

BigDecimal add(BigDecimal augend)：加法运算。

BigDecimal subtract(BigDecimal subtrahend)：减法运算。

BigDecimal multiply(BigDecimal multiplicand)：乘法运算。

BigDecimal divide(BigDecimal divisor)：除法运算，可能会产生除零异常和不能整除异常。

BigDecimal divide(BigDecimal divisor, int scale, int roundingMode)：除法运算，可传入精确小数位数scale，和舍入模式roundingMode。

BigDecimal[] divideAndRemainder(BigDecimal divisor)：获取商值和余数组成的数组，初始元素是商值，最终元素是余数。

BigDecimal setScale(int newScale, int roundingMode)：进行舍入操作。

String toString()：将BigDecimal对象的数值转换成字符串。

double doubleValue()：将BigDecimal对象中的值以双精度数返回。

float floatValue()：将BigDecimal对象中的值以单精度数返回。

int intValue()：将BigDecimal对象中的值以整数返回。

舍入模式

ROUND_UP：向远离零的方向舍入。舍弃非零部分，并将非零舍弃部分相邻的一位数字加一。

ROUND_DOWN：向接近零的方向舍入。舍弃非零部分，同时不会非零舍弃部分相邻的一位数字加一，采取截取行为。

ROUND_CEILING：向正无穷的方向舍入。如果为正数，舍入结果同ROUND_UP一致；如果为负数，舍入结果同ROUND_DOWN一致。

ROUND_FLOOR：向负无穷的方向舍入。如果为正数，舍入结果同ROUND_DOWN一致；如果为负数，舍入结果同ROUND_UP一致。

ROUND_HALF_UP：向“最接近”的数字舍入，如果与两个相邻数字的距离相等，则为向上舍入的舍入模式。这种模式也就是我们常说的我们的“四舍五入”。

ROUND_HALF_DOWN：向“最接近”的数字舍入，如果与两个相邻数字的距离相等，则为向下舍入的舍入模式。这种模式也就是我们常说的我们的“五舍六入”。

ROUND_HALF_EVEN：向“最接近”的数字舍入，如果与两个相邻数字的距离相等，则相邻的偶数舍入。如果舍弃部分左边的数字奇数，则舍入行为与ROUND_HALF_UP相同；如果为偶数，则舍入行为与ROUND_HALF_DOWN相同。四舍六入，五分两种情况，如果前一位为奇数，则入位，否则舍去。

ROUND_UNNECESSARY：断言请求的操作具有精确的结果，因此不需要舍入。如果对获得精确结果的操作指定此舍入模式，则抛出ArithmeticException。

使用代码

代码如下：

public void test() {
    BigDecimal a = new BigDecimal(10);
    BigDecimal b = new BigDecimal(3);
    System.out.println("add >>> " + a.add(b));
    System.out.println("subtract >>> " + a.subtract(b));
    System.out.println("multiply >>> " + a.multiply(b));
    // System.out.println("divide >>> " + a.divide(b));// Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.
    System.out.println("divide >>> " + a.divide(b, 2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP));
    System.out.println("divideAndRemainder[0] >>> " + a.divideAndRemainder(b)[0]);
    System.out.println("divideAndRemainder[1] >>> " + a.divideAndRemainder(b)[1]);
}

运行结果如下：

add >>> 13
subtract >>> 7
multiply >>> 30
divide >>> 3.33
divideAndRemainder[0] >>> 3
divideAndRemainder[1] >>> 1