使用Java的BigDecimal实现精确的除法运算
一、BigDecimal介绍
Java中提供了大数字(超过16位有效位)的操作类,即 java.math.BinInteger 类和 java.math.BigDecimal 类,用于高精度计算.
其中 BigInteger 类是针对大整数的处理类,而 BigDecimal 类则是针对大小数的处理类.
BigDecimal 类的实现用到了 BigInteger类,不同的是 BigDecimal 加入了小数的概念.
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,对数字精度要求较高,必须使用 BigInteger 类和 BigDecimal 类,它支持任何精度的定点数,可以用它来精确计算货币值.
BigDecimal类创建的是对象,不能使用传统的+、-、*、/等算术运算符直接对其进行数学运算,而必须调用其对应的方法.方法的参数也必须是BigDecimal类型的对象.
二、构造BigDecimal 对象常用方法以及转换为基本数据类型方法
2.1构造BigDecimal 对象常用方法
1、方法一
BigDecimal BigDecimal(double d); //不允许使用
2、方法二
BigDecimal BigDecimal(String s); //常用,推荐使用
3、方法三
static BigDecimal valueOf(double d); //常用,推荐使用
注意:
1. double 参数的构造方法,不允许使用!!!!因为它不能精确的得到相应的值,值会变大;
2. String 构造方法是完全可预知的: 写入 new BigDecimal("0.1") 将创建一个 BigDecimal,它正好等于预期的0.1; 因此,通常建议优先使用 String 构造方法;
3. 静态方法 valueOf(double val) 内部实现,仍是将 double 类型转为 String 类型; 这通常是将 double(或float)转化为 BigDecimal 的首选方法;
2.2 换为基本数据类型方法
toString() 将BigDecimal对象的数值转换成字符串。
doubleValue() 将BigDecimal对象中的值以双精度数返回。
floatValue() 将BigDecimal对象中的值以单精度数返回。
longValue() 将BigDecimal对象中的值以长整数返回。
intValue() 将BigDecimal对象中的值以整数返回。
三、BigDecimal对象的常用方法
1.BigDecimal add(BigDecimal value):加法,求两个BigDecimal类型数据的和。
2.BigDecimal subtract(BigDecimal value):减法,求两个BigDecimal类型数据的差。
3.BigDecimal multiply(BigDecimal value):乘法,求两个BigDecimal类型数据的积。
4.BigDecimal divide(BigDecimal divisor):除法,求两个BigDecimal类型数据的商。
5.BigDecimal remainder(BigDecimal divisor):求余数,求BigDecimal类型数据除以divisor的余数。
6.BigDecimal max(BigDecimal value):最大数,求两个BigDecimal类型数据的最大值。
7.BigDecimal min(BigDecimal value):最小数,求两个BigDecimal类型数据的最小值。
8.BigDecimal abs():绝对值,求BigDecimal类型数据的绝对值。
9.BigDecimal negate():相反数,求BigDecimal类型数据的相反数。
四、除法运算的函数可以指定小数点后保留位数和取舍规则
BigDecimal.divide(BigDecimal divisor, int scale, RoundingMode roundingMode) ;
除法 divide有三个参数的方法,第一参数表示除数,第二个参数表示小数点后保留位数,第三个参数表示取舍规则。只有在作除法运算或四舍五入时才用到取舍规则。 因为BigDecimal除法可能出现不能整除的情况,比如 4.5/1.3,这时会报错java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result。所以当我们用三参数的除法方法时,规定了保留几位小数以及你的保留方式,就可以避免异常。
ROUND_CEILING:舍位时往正无穷方向移动
正数:1.1 -> 2 1.5-> 2 1.8-> 2
负数:-1.1-> -1 -1.5-> -1 -1.8-> -1
ROUND_DOWN:向0的方向移动
正数:1.1-> 1 1.5-> 1 1.8-> 1
负数:-1.1-> -1 -1.5-> -1 -1.8> -1
ROUND_FLOOR:与CEILING相反,往负无穷
正数: 1.1-> 1 1.5-> 1 1.8-> 1
负数: -1.1-> -2 -1.5-> -2 -1.8-> -2
ROUND_HALF_DOWN:以5为分界线,或曰五舍六入
正数:1.5-> 1 1.6-> 2
负数:-1.5-> -1 -1.6-> -2
ROUND_HALF_EVEN:同样以5为分界线,如果是5,则前一位变偶数
1.15-> 1.2 1.16-> 1.2 1.25-> 1.2 1.26-> 1.3
ROUND_HALF_UP:最常见的四舍五入
ROUND_UNNECESSARY:无需舍位
ROUND_UP与ROUND_DOWN相反,远离0的方向
正数:1.1-> 2 1.5-> 2 1.8-> 2
负数:-1.1-> -2 -1.5-> -2 -1.8-> -2
五、如果你想格式化小数
5.1BigDecimal.setScale()方法用于格式化小数点
参数一:保留的小数位数 参数二:取舍规则是必须的
public class TestBigDecimal {
public static void main(String[] args) {
BigDecimal b1 = new BigDecimal("123.564");
b1.setScale(2);
System.out.println(b1);
}
}
异常:
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: Rounding necessary
5.2除法的使用
public class TestBigDecimal {
public static void main(String[] args) {
BigDecimal b1 = new BigDecimal("123.564");
BigDecimal b2 = new BigDecimal("3.3");
BigDecimal divide = b1.divide(b2, 10, RoundingMode.HALF_UP);
System.out.println(divide);
}
}
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一种结构设计模式,允许在对象中动态添加新行为。它通过创建一个封装器来实现这一目的,即把对象放入一个装饰器类中,然后把这个装饰器类放入另一个装饰器类中,以此类推,形成一个封装器链。这样,我们就可以在不改变原始对象的情况下动态添加新行为或修改原始行为。 在 Java 中,实现装饰器设计模式的步骤如下: 定义一个接口或抽象类作为被装饰对象的基类。 公共接口 Component { void operation; } } 在本例中,我们定义了一个名为 Component 的接口,该接口包含一个名为 operation 的抽象方法,该方法定义了被装饰对象的基本行为。 定义一个实现基类方法的具体装饰对象。 公共类 ConcreteComponent 实现 Component { public class ConcreteComponent implements Component { @Override public void operation { System.out.println("ConcreteComponent is doing something...") ; } } 定义一个抽象装饰器类,该类继承于基类,并将装饰对象作为一个属性。 公共抽象类装饰器实现组件 { protected Component 组件 public Decorator(Component component) { this.component = component; } } @Override public void operation { component.operation; } } } 在这个示例中,我们定义了一个名为 Decorator 的抽象类,它继承了 Component 接口,并将被装饰对象作为一个属性。在操作方法中,我们调用了被装饰对象上的同名方法。 定义一个具体的装饰器类,继承自抽象装饰器类并实现增强逻辑。 公共类 ConcreteDecoratorA extends Decorator { public ConcreteDecoratorA(Component 组件) { super(component); } } public void operation { super.operation System.out.println("ConcreteDecoratorA 正在添加新行为......") ; } } 在本例中,我们定义了一个名为 ConcreteDecoratorA 的具体装饰器类,它继承自装饰器抽象类,并实现了操作方法的增强逻辑。在操作方法中,我们首先调用被装饰对象上的同名方法,然后添加新行为。 使用装饰器增强被装饰对象。 公共类 Main { public static void main(String args) { Component 组件 = new ConcreteComponent; component = new ConcreteDecoratorA(component); 组件操作 } } 在这个示例中,我们首先创建了一个被装饰对象 ConcreteComponent,然后通过 ConcreteDecoratorA 类创建了一个装饰器,并将被装饰对象作为参数传递。最后,调用装饰器的操作方法,实现对被装饰对象的增强。 使用场景 在 Java 中,装饰器模式被广泛使用,尤其是在 I/O 中。Java 中的 I/O 库使用装饰器模式实现了不同数据流之间的转换和增强。 让我们打开文件 a.txt,从中读取数据。InputStream 是一个抽象类,FileInputStream 是专门用于读取文件流的子类。BufferedInputStream 是一个支持缓存的数据读取类,可以提高数据读取的效率,具体代码如下: @Test public void testIO throws Exception { InputStream inputStream = new FileInputStream("C:/bbb/a.txt"); // 实现包装 inputStream = new BufferedInputStream(inputStream); byte bytes = new byte[1024]; int len; while((len = inputStream.read(bytes)) != -1){ System.out.println(new String(bytes, 0, len)); } } } } 其中 BufferedInputStream 对读取数据进行了增强。 这样看来,装饰器设计模式和代理模式似乎有点相似,接下来让我们讨论一下它们之间的区别。 第三,与代理模式的区别: 代理模式的目的是控制对对象的访问,它在对象外部提供一个代理对象来控制对原对象的访问。代理对象和原始对象通常实现相同的接口或继承相同的类,以确保两者可以相互替换。 装饰器模式的目的是动态增强对象的功能,而这是通过对象内部的包装器来实现的。在装饰器模式中,装饰器类和被装饰对象通常实现相同的接口或继承自相同的类,以确保两者可以相互替代。装饰器模式也被称为封装器模式。 在代理模式中,代理类附加了与原类无关的功能。
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