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精确运算避免使用float和double

凯文加内特
 凯文加内特
发布于 2015/11/24 10:36
字数 974
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在《你可能不知道的Java基础知识(一)》中,我提到使用浮点运算要慎重,感觉说的不够透彻,其实float和double类型主要是为科学和工程计算而设计的。他们执行的是二进制浮点运算,由于二进制的局限性,有时候无法得到准确的结果。


例如:System.out.println(2.0-1.1)将输出0.8999999999999999,而不是0.9,当然这在科学计算中无关紧要,通过四舍五入就可以轻松解决问题,但是在禁止出现舍入误差的运算中(比如金融计算)就不适用了。


在二进制中无法精确地表示10的任何负数次方值,比如0.1,这和十进制中无法精确表示1/3一个道理,所以越到像金融货币计算的问题,我们不得不舍弃float和double,而改BigDecimal类。


在《Effective Java》这本书中也提到这个原 则,float和double只能用来做科学计算或者是工程计算,在商业计算中我们要用java.math.BigDecimal,而且非要用 String来够造BigDecimal不可!在《Effective Java》一书中的例子是用String来够造BigDecimal的,但是书上 却没有强调这一点,这也许是一个小小的失误吧。

 

用BigDecimal解决上述2.0-1.1问题的代码为:

import java.math.*;
class BigDecimalTest 
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        //使用字符串构造BigDecimal对象
        BigDecimal a =new BigDecimal("2.0");
        BigDecimal b = new BigDecimal("1.1");
        System.out.println(a.subtract(b));
    }
}

输出:0.9

假如不用String来构造BigDecimal问题将依旧:

import java.math.*;
class TestB 
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        //使用double来构造BigDecimal,问题依旧
        BigDecimal a = new BigDecimal(2.0);
        BigDecimal b = new BigDecimal(1.1);
        System.out.println(a.subtract(b));
    }
}
输出 0.899999999999999911182158029987476766109466552734375

当然BigDecimal也提供了舍入方法,下面是网上淘来的类,完美的解决了这些问题:

package com.morningstar.bigdecimal;

import java.math.BigDecimal;

public class Arithmetic4Double {
    //默认除法运算精度
    private static final int DEF_DIV_SCALE = 10;
   
    //所有方法均用静态方法实现,不允许实例化
    private Arithmetic4Double() {}

    /**
     * 实现浮点数的加法运算功能
     * @param v1 加数1
     * @param v2 加数2
     * @return v1+v2的和
     */
    public static double add(double v1,double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.add(b2).doubleValue();
    }
    /**
     * 实现浮点数的减法运算功能
     * @param v1 被减数
     * @param v2 减数
     * @return v1-v2的差
     */
    public static double sub(double v1,double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.subtract(b2).doubleValue();
    }
    /**
     * 实现浮点数的乘法运算功能
     * @param v1 被乘数
     * @param v2 乘数
     * @return v1×v2的积
     */
    public static double multi(double v1,double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.multiply(b2).doubleValue();
    }

    /**
     * 实现浮点数的除法运算功能
     * 当发生除不尽的情况时,精确到小数点以后DEF_DIV_SCALE位(默认为10位),后面的位数进行四舍五入。
     * @param v1 被除数
     * @param v2 除数
     * @return v1/v2的商
     */
    public static double div(double v1,double v2) {
     BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.divide(b2,DEF_DIV_SCALE,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
    }

    /**
     * 实现浮点数的除法运算功能
     * 当发生除不尽的情况时,精确到小数点以后scale位,后面的位数进行四舍五入。
     * @param v1 被除数
     * @param v2 除数
     * @param scale 表示需要精确到小数点以后几位
     * @return v1/v2的商
     */
    public static double div(double v1,double v2,int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                "The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.divide(b2,scale,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
    }

    /**
     * 提供精确的小数位四舍五入功能
     * @param v 需要四舍五入的数字
     * @param scale 小数点后保留几位
     * @return 四舍五入后的结果
     */
    public static double round(double v,int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                "The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b = new BigDecimal(Double.toString(v));
        BigDecimal one = new BigDecimal("1");
        return b.divide(one,scale,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
    }
}

总结一句话:精确运算要用String构造的BigDecimal,不要用float和double!

本文转载自:http://imtinx.iteye.com/blog/832325

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