Java中浮点数的处理

1、介绍
2、格式化浮点数
3、java.math.BigDecimal 

 

 

1、介绍

      在Java中float和double类型的数据，无法精确表示计算结果。这是由于float和double是不精确的计算。
      例：
        System.out.println(0.05+0.01);
        System.out.println(1.0-0.42);
        System.out.println(4.015*100);
        System.out.println(123.3/100);
        System.out.println(0.05);
      得到如下结果：
        0.060000000000000005
        0.5800000000000001
       401.49999999999994
       1.2329999999999999

      如何实现浮点数字的精确计算，下面从2个方面讨论，一是从四舍五入，二是从使用BigDecimal工具类来实现精确计算。

 

2、格式化浮点数

    1)Math.round()

         Math类中的round方法实现的四舍五入无法精确到小数，如果经过×100的计算后再四舍五入还是没有办法保证得到精确的结果。

     2)java.text.DecimalFormat

 

          DecimalFormat可以按照一定的格式格式化数字，常用的格式化字符是#、0等。
          例：
            System.out.println(new java.text.DecimalFormat("0.00").format(3.125));
            System.out.println(new java.text.DecimalFormat("0.00").format(3.135));
         但是得到的结果是：
           3.12
           3.14
         这是因为DecimalFormat是使用half-even 舍入（ ROUND_HALF_EVEN），简单的说就是向当四舍五入的5的时候向最近的偶数靠。

  所以使用DecimalForamt也无法得到可靠的浮点数。

 

3、java.math.BigDecimal

 

BigDecimal提供的一个不变的、任意精度的有符号十进制数对象，可以用它来实现浮点数的精确计算。

 

1）构造函数说明

 

BigDecimal提供了多个构造函数，和浮点数有关的有：
         BigDecimal(double val)  Translates a double into a BigDecimal.
         BigDecimal(String val)   Translates the String repre sentation of a BigDecimal into a BigDecimal.
      但是用double参数来创建对象得到不精确的值，只有通过String来创建对象。
      例：
        BigDecimal bd1=new BigDecimal(0.05);
        System.out.println(bd1.toString());
        BigDecimal bd2=new BigDecimal("0.05");
        System.out.println(bd2.toString());
    得到结果：
        0.05000000000000000277555756156289135105907917022705078125
        0.05
    所以，需要使用String来创建对象，如果是double数，可以先转为String

 

2）基本计算

 

    利用BigDecimal的
 add       加法
 subtract   减法
 multiply    乘法
 divide     除法
 setscale   四舍五入 下面程序说明基本计算的方法

 

    //以下代码使用java.math.BigDecimal来实现浮点数的精确计算

        //+

        BigDecimal bd3=new BigDecimal(String.valueOf(0.05));

        BigDecimal bd4=new BigDecimal(String.valueOf(0.01));

        System.out.println((bd3.add(bd4)).doubleValue());

       

        //-

        BigDecimal bd5=new BigDecimal(String.valueOf(0.05));

        BigDecimal bd6=new BigDecimal(String.valueOf(0.01));

        System.out.println((bd5.subtract(bd6)).doubleValue());

       

        //*

        BigDecimal bd7=new BigDecimal(String.valueOf(0.05));

        BigDecimal bd8=new BigDecimal(String.valueOf(0.01));

        System.out.println((bd7.multiply(bd8)).doubleValue());

       

        ///这里没有考虑数据错误的可能情况

        //定义了精确位数

        int scale=10;

        BigDecimal bd9=new BigDecimal(String.valueOf(0.05));

        BigDecimal bd10=new BigDecimal(String.valueOf(0.03));
     

System.out.println((bd9.divide(bd10,scale,BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN)).doubleValue());

       

        //四舍五入

        scale=4;

        BigDecimal bd11=new BigDecimal(String.valueOf(3.1415926));  
       System.out.println(bd11.setScale(scale,BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN).toString());

       在程序中多次用到了BigDecimal的精确模式这个参数，下面说明如下：

ROUND_CEILING
       Rounding mode to round towards positive infinity.
       向正无穷方向舍入
    ROUND_DOWN
       Rounding mode to round towards zero.
       向零方向舍入
    ROUND_FLOORRounding mode to round towards negative infinity.
      
       向负无穷方向舍入
    ROUND_HALF_DOWN
       Rounding mode to round towards "nearest neighbor" unless both neighbors are equidistant, in which case round down.
       向（距离）最近的一边舍入，除非两边（的距离）是相等,如果是这样，向下舍入, 例如1.55 保留一位小数结果为1.5
    ROUND_HALF_EVEN
       Rounding mode to round towards the "nearest neighbor" unless both neighbors are equidistant, in which case, round towards the even neighbor.
       向（距离）最近的一边舍入，除非两边（的距离）是相等,如果是这样，如果保留位数是奇数，使用ROUND_HALF_UP ，如果是偶数，使用ROUND_HALF_DOWN 
    ROUND_HALF_UP
       Rounding mode to round towards "nearest neighbor" unless both neighbors are equidistant, in which case round up.
       向（距离）最近的一边舍入，除非两边（的距离）是相等,如果是这样，向上舍入, 1.55保留一位小数结果为1.6
    ROUND_UNNECESSARYRounding mode to assert that the requested operation has an exact result, hence no rounding is necessary.
      
       计算结果是精确的，不需要舍入模式
    ROUND_UP
       Rounding mode to round away from zero.
       向远离0的方向舍入
    

下面是本文的示例代码：

        System.out.println( 0.05 + 0.01 );
        System.out.println( 1.0 - 0.42 );
        System.out.println( 4.015 * 100 );
        System.out.println( 123.3 / 100 );
        System.out.println( 0.05 );
        
         // 可以利用DecimalFormat类来格式化浮点数，但是得到的结果也有可能是错误的值
        System.out.println( new  java.text.DecimalFormat( " 0.00 " ).format( 3.125 ));
        System.out.println( new  java.text.DecimalFormat( " 0.00 " ).format( 3.135 ));       
        
         // 以下代码是java.math.BigDecimal的构造函数
        BigDecimal bd1 = new  BigDecimal( 0.05 );
        System.out.println(bd1.toString());
        BigDecimal bd2 = new  BigDecimal( " 0.05 " );
        System.out.println(bd2.toString());
        
         // 以下代码使用java.math.BigDecimal来实现浮点数的精确计算
         // +
        BigDecimal bd3 = new  BigDecimal(String.valueOf( 0.05 ));
        BigDecimal bd4 = new  BigDecimal(String.valueOf( 0.01 ));
        System.out.println((bd3.add(bd4)).doubleValue());
        
         // -
        BigDecimal bd5 = new  BigDecimal(String.valueOf( 0.05 ));
        BigDecimal bd6 = new  BigDecimal(String.valueOf( 0.01 ));
        System.out.println((bd5.subtract(bd6)).doubleValue()); 
        
         // *
        BigDecimal bd7 = new  BigDecimal(String.valueOf( 0.05 ));
        BigDecimal bd8 = new  BigDecimal(String.valueOf( 0.01 ));
        System.out.println((bd7.multiply(bd8)).doubleValue()); 
        
         // /这里没有考虑数据错误的可能情况
         // 定义了精确位数
         int  scale = 10 ; 
        BigDecimal bd9 = new  BigDecimal(String.valueOf( 0.05 ));
        BigDecimal bd10 = new  BigDecimal(String.valueOf( 0.03 ));
        System.out.println((bd9.divide(bd10,scale,BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN)).doubleValue()); 
        
         // 四舍五入
        scale = 4 ;
        BigDecimal bd11 = new  BigDecimal(String.valueOf( 3.1415926 ));
        System.out.println(bd11.setScale(scale,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString());

得到的结果：
0.060000000000000005
0.5800000000000001
401.49999999999994
1.2329999999999999
0.05
3.12
3.14
0.05000000000000000277555756156289135105907917022705078125
0.05
0.06
0.04
5.0E-4
1.6666666667
3.1416