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BigInteger 和 BigDecimal 的实战指南

import java.math.BigDecimal;
import java.math.BigInteger;
import java.math.RoundingMode;

public class TestBigNumbers {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建 BigInteger 对象
        BigInteger numberA = new BigInteger("12345678901234567890");
        BigInteger numberB = BigInteger.valueOf(100);

        // 基本运算
        BigInteger sum = numberA.add(numberB);
        BigInteger difference = numberA.subtract(numberB);
        BigInteger product = numberA.multiply(numberB);
        BigInteger quotient = numberA.divide(numberB);
        BigInteger remainder = numberA.remainder(numberB);

        // 其他有用的方法
        BigInteger absoluteValue = numberA.abs();
        BigInteger negatedValue = numberA.negate();
        int comparisonResult = numberA.compareTo(numberB);

        // 创建 BigDecimal 对象
        BigDecimal decimalX = new BigDecimal("12345.6789");
        BigDecimal decimalY = BigDecimal.valueOf(10.5);

        // 基本运算
        BigDecimal decimalSum = decimalX.add(decimalY);
        BigDecimal decimalDifference = decimalX.subtract(decimalY);
        BigDecimal decimalProduct = decimalX.multiply(decimalY);
        BigDecimal decimalQuotient = decimalX.divide(decimalY, 2, RoundingMode.HALF_UP);

        // 其他有用的方法
        BigDecimal decimalAbsValue = decimalX.abs();
        BigDecimal decimalNegatedValue = decimalX.negate();

        BigDecimal bi1 = new BigDecimal("0.1");
        BigDecimal bi2 = new BigDecimal("0.2");
        BigDecimal bi3 = new BigDecimal("0.1");

        int compare1 = bi1.compareTo(bi2);
        int compare2 = bi2.compareTo(bi1);
        int compare3 = bi1.compareTo(bi3);
        boolean equalsResult = bi1.equals(bi3);

        System.out.println("BigInteger Operations:");
        System.out.println("Sum: " + sum);
        System.out.println("Difference: " + difference);
        System.out.println("Product: " + product);
        System.out.println("Quotient: " + quotient);
        System.out.println("Remainder: " + remainder);
        System.out.println("Absolute Value: " + absoluteValue);
        System.out.println("Negated Value: " + negatedValue);
        System.out.println("Comparison Result: " + comparisonResult);

        System.out.println("\nBigDecimal Operations:");
        System.out.println("Sum: " + decimalSum);
        System.out.println("Difference: " + decimalDifference);
        System.out.println("Product: " + decimalProduct);
        System.out.println("Quotient: " + decimalQuotient);
        System.out.println("Absolute Value: " + decimalAbsValue);
        System.out.println("Negated Value: " + decimalNegatedValue);
        System.out.println("Compare bi1 to bi2: " + compare1);
        System.out.println("Compare bi2 to bi1: " + compare2);
        System.out.println("Compare bi1 to bi3: " + compare3);
        System.out.println("bi1 equals bi3: " + equalsResult);
    }
}

BigInteger​

受限于​

  • JVM 的最大堆大小
  • 可用的物理内存
  • 内部的 int 数组的最大长度，这也受限于 JVM 和物理内存
  • BigInteger 必须支持 -2^Integer.MAX_VALUE 至 2^Integer.MAX_VALUE，即左右开区间
  • 超出范围会报 ArithmeticException 运算异常
  • 最少支持 1 至 2^500000000

创建 BigInteger 对象​

BigInteger numberA = new BigInteger("12345678901234567890");
BigInteger numberB = BigInteger.valueOf(100);

使用字符串创建 BigInteger 可以确保数值的准确性。通过 BigInteger.valueOf(long val) 方法可以快速创建较小的 BigInteger 对象。

Addition​

BigInteger sum = numberA.add(numberB);
System.out.println("Sum: " + sum); // 12345678901234567990

add 方法用于两个 BigInteger 对象的加法运算。由于 BigInteger 是不可变的，add 方法返回一个新的 BigInteger 对象。

Subtraction​

BigInteger difference = numberA.subtract(numberB);
System.out.println("Difference: " + difference); // 12345678901234567790

subtract 方法用于两个 BigInteger 对象的减法运算。返回一个新的 BigInteger 对象，表示差值。

Multiplication​

BigInteger product = numberA.multiply(numberB);
System.out.println("Product: " + product); // 1234567890123456789000

multiply 方法用于两个 BigInteger 对象的乘法运算。返回一个新的 BigInteger 对象，表示积。

Division​

BigInteger quotient = numberA.divide(numberB);
System.out.println("Quotient: " + quotient); // 123456789012345678

divide 方法用于两个 BigInteger 对象的除法运算。返回一个新的 BigInteger 对象，表示商。如果除不尽，会抛出 ArithmeticException。

其他有用的方法​

BigInteger absoluteValue = numberA.abs(); // 绝对值
BigInteger negatedValue = numberA.negate(); // 取反
int comparisonResult = numberA.compareTo(numberB); // 比较两个 BigInteger 的值
  • abs 返回 BigInteger 的绝对值。
  • negate 返回 BigInteger 的相反数。
  • compareTo 比较两个 BigInteger 对象，返回负值、零或正值，分别表示小于、等于或大于。

BigDecimal​

BigDecimal 用于表示任意大小的带有小数点的数，适用于高精度计算，如金融应用。

创建 BigDecimal 对象​

BigDecimal decimalX = new BigDecimal("12345.6789");
BigDecimal decimalY = BigDecimal.valueOf(10.5);

使用字符串创建 BigDecimal 可以避免二进制浮点数带来的精度问题。BigDecimal.valueOf(double val) 也可以用于快速创建对象。

Addition​

BigDecimal decimalSum = decimalX.add(decimalY);
System.out.println("Sum: " + decimalSum); // 12356.1789

add 方法用于两个 BigDecimal 对象的加法运算。返回一个新的 BigDecimal 对象，表示和。

Subtraction​

BigDecimal decimalDifference = decimalX.subtract(decimalY);
System.out.println("Difference: " + decimalDifference); // 12335.6789

subtract 方法用于两个 BigDecimal 对象的减法运算。返回一个新的 BigDecimal 对象，表示差值。

Multiplication​

BigDecimal decimalProduct = decimalX.multiply(decimalY);
System.out.println("Product: " + decimalProduct); // 129,999.00445

multiply 方法用于两个 BigDecimal 对象的乘法运算。返回一个新的 BigDecimal 对象，表示积。

Division​

BigDecimal decimalQuotient = decimalX.divide(decimalY, 2, RoundingMode.HALF_UP);
System.out.println("Quotient: " + decimalQuotient); // 1177.73

divide 方法用于两个 BigDecimal 对象的除法运算。由于除法可能导致无限小数，需要指定精度和舍入模式，以确保结果的可控性。

其他有用的方法​

BigDecimal decimalAbsValue = decimalX.abs(); // 绝对值
BigDecimal decimalNegatedValue = decimalX.negate(); // 取反

BigDecimal bi1 = new BigDecimal("0.1");
BigDecimal bi2 = new BigDecimal("0.2");
BigDecimal bi3 = new BigDecimal("0.1");

int compare1 = bi1.compareTo(bi2); // -1
int compare2 = bi2.compareTo(bi1); // 1
int compare3 = bi1.compareTo(bi3); // 0
boolean equalsResult = bi1.equals(bi3); // true

System.out.println("Compare bi1 to bi2: " + compare1);
System.out.println("Compare bi2 to bi1: " + compare2);
System.out.println("Compare bi1 to bi3: " + compare3);
System.out.println("bi1 equals bi3: " + equalsResult);
  • abs 返回 BigDecimal 的绝对值。
  • negate 返回 BigDecimal 的相反数。
  • compareTo 比较两个 BigDecimal 对象，返回负值、零或正值。
  • equals 检查两个 BigDecimal 对象在数值和精度上是否相等。

注意事项​

当使用 BigDecimal 进行除法操作时，通常需要指定精度和舍入模式，以确保得到期望的结果。此外，建议在初始化 BigDecimal 时使用字符串，以避免二进制浮点数带来的精度问题。

BigDecimal 的包装过程​

BigDecimal 由两部分构成：

  • 无符号整数值：由 BigInteger 表示，指代 BigDecimal 的整数部分。
  • 标度：一个 int 类型的值，定义小数点的位置。正数表示小数点后的位数，负数表示数值被扩大了多少倍。

以 3.154 为例：

  • 无符号整数值为 3154。
  • 标度为 3，因为小数点后有三位数字。

创建 BigDecimal 对象：

BigDecimal bd = new BigDecimal("3.154");

BigDecimal 会解析字符串 "3.154"，并将其转化为上述的无符号整数值和标度。

为了确保数值的精确性，建议在初始化 BigDecimal 时使用字符串，而不是 double 或 float 类型。这是因为二进制浮点数可能不会精确地表示某些十进制数值，导致不期望的舍入。使用字符串初始化可以确保得到精确的数值表示。

注意事项​

BigInteger 和 BigDecimal 都是不可变的类，这使得它们在多线程环境中天然安全。然而，频繁的对象创建会影响性能，尤其是在需要大量计算时。推荐在需要频繁修改数值的场景下使用 StringBuilder 或其他优化方法。

在处理国际化应用时，进行数值格式化等操作时，务必考虑区域性（Locale）参数，以确保正确性。使用字符串方法时，注意可能抛出的异常，进行适当的异常处理或输入验证。理解这些类的内部结构和方法的工作原理，有助于编写高效、可靠的 Java 代码。

// 使用StringBuilder进行高效的字符串拼接
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
stringBuilder.append("The sum is: ").append(sum);
System.out.println(stringBuilder.toString()); // The sum is: 12345678901234567990
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最后由 sumingcheng 于 更新