最大余额法：解决饼图数据占比之和不等于100%的问题

一、概念

1、项目场景

在实际开发过程中，我们会遇到计算百分比的需求，此需求很简单，只需要将所有的样本数据相加得到总数，再分别用每个样本除以总数，即可得到每份的占比。但是存在着一个问题，就是当除不尽时，受限于保留数据的精度问题（四舍五入），你会发现把每份的占比相加，竟然不等于100%，数据或大或小。为了解决这个问题，"最大余额"算法出现了（Echarts使用的就是此方法）。

2、"最大余额"算法概念

最大余额方法 （英语：largest remainder method）又称 数额制、汉米尔顿法 （英语：Hamilton
method），是比例代表制投票制度下，一种议席分配的方法，相对于最高均数方法。

透过最大余额方法，候选人须以名单参选，每份名单的人数最多可达至相关选区内的议席数目。候选人在名单内按优先次序排列。选民投票给一份名单，而不是个别候选人。

投票结束后，把有效选票除以数额。一份名单每取得数额1倍的票数，便能获分配一个议席。每份名单的候选人按原先订立的顺序当选。

当每份名单的余额均比“数额”为低的时候，则依每份名单余额的大小顺序分配剩余议席；最大余额方法因而得名。

二、依赖

<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-lang3</artifactId>
    <version>3.9</version>
</dependency>

三、代码

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 1、计算整数百分比，当然百分比也是整数
        System.out.println(">>>>>>>>>>>> start 计算整数百分比，当然百分比也是整数 <<<<<<<<<<<<");
        List<Integer> data1 = Arrays.asList(33, 33, 33);
        System.out.println("数据列表：" + StringUtils.join(data1, "，"));
        List<Integer> list1 = getPercentList(data1);
        for (int i = 0; i < list1.size(); i++) {
            System.out.println(data1.get(i) + "占据百分比：" + list1.get(i) + "%");
        }
        System.out.println(">>>>>>>>>>>> end 计算整数百分比，当然百分比也是整数 <<<<<<<<<<<<\n");

        // 2、计算整数百分比，然后百分比保留两位
        System.out.println(">>>>>>>>>>>> start 计算整数百分比，然后百分比保留两位 <<<<<<<<<<<<");
        System.out.println("数据列表：" + StringUtils.join(data1, "，"));
        List<Double> list2 = getPercentList(data1, 2);
        for (int i = 0; i < list2.size(); i++) {
            System.out.println(data1.get(i) + "占据百分比：" + list2.get(i) + "%");
        }
        System.out.println(">>>>>>>>>>>> end 计算整数百分比，然后百分比保留两位 <<<<<<<<<<<<\n");

        // 3、计算浮点数百分比，然后百分比保留两位
        System.out.println(">>>>>>>>>>>> start 计算浮点数百分比，然后百分比保留两位 <<<<<<<<<<<<");
        List<Double> data2 = Arrays.asList(33.33, 33.33, 33.33);
        System.out.println("数据列表：" + StringUtils.join(data2, "，"));
        List<Double> list3 = getPercentList(data2, 2);
        for (int i = 0; i < list3.size(); i++) {
            System.out.println(data2.get(i) + "占据百分比：" + list3.get(i) + "%");
        }
        System.out.println(">>>>>>>>>>>> end 计算浮点数百分比，然后百分比保留两位 <<<<<<<<<<<<");
    }

    /**
     * 计算单个数值所占百分比
     *
     * @param list      集合
     * @param idx       索引
     * @param precision 精度；比如设置2代表百分比保留两位小数，例如：33.14
     * @return 每一次计算的结果
     */
    public static double getPercentValue(List<Integer> list, int idx, int precision) {
        if ((list.size() - 1) < idx) {
            return 0;
        }
        //求和
        double sum = 0;
        for (int j : list) {
            sum += j;
        }
        if (sum == 0) {
            return 0;
        }
        //10的2次幂是100，用于计算精度。
        double digits = Math.pow(10, precision);
        //扩大比例100
        double[] votesPerQuota = new double[list.size()];
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            double val = list.get(i) / sum * digits * 100;
            votesPerQuota[i] = val;
        }
        //总数,扩大比例意味的总数要扩大
        double targetSeats = digits * 100;
        //再向下取值，组成数组
        double[] seats = new double[list.size()];
        for (int i = 0; i < votesPerQuota.length; i++) {
            seats[i] = Math.floor(votesPerQuota[i]);
        }
        //再新计算合计，用于判断与总数量是否相同,相同则占比会100%
        double currentSum = 0;
        for (double seat : seats) {
            currentSum += seat;
        }
        //余数部分的数组:原先数组减去向下取值的数组,得到余数部分的数组
        double[] remainder = new double[list.size()];
        for (int i = 0; i < seats.length; i++) {
            remainder[i] = votesPerQuota[i] - seats[i];
        }
        while (currentSum < targetSeats) {
            double max = 0;
            int maxId = 0;
            for (int i = 0; i < remainder.length; ++i) {
                if (remainder[i] > max) {
                    max = remainder[i];
                    maxId = i;
                }
            }
            //对最大项余额加1
            ++seats[maxId];
            //已经增加最大余数加1,则下次判断就可以不需要再判断这个余额数。
            remainder[maxId] = 0;
            //总的也要加1,为了判断是否总数是否相同,跳出循环。
            ++currentSum;
        }
        // 这时候的seats就会总数占比会100%
        return seats[idx] / digits;
    }

    /**
     * 计算集合所占百分比
     *
     * @param list      集合
     * @param precision 精度；比如设置2代表百分比保留两位小数，例如：33.14
     * @return 计算结果集合
     */
    public static <T> List<Double> getPercentList(List<T> list, int precision) {
        //求和
        double sum = 0;
        for (T j : list) {
            sum += Double.valueOf(j.toString());
        }
        if (sum == 0) {
            return Collections.singletonList(0.0);
        }
        //10的2次幂是100，用于计算精度。
        double digits = Math.pow(10, precision);
        //扩大比例100
        double[] votesPerQuota = new double[list.size()];
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            double val = Double.valueOf(list.get(i).toString()) / sum * digits * 100;
            votesPerQuota[i] = val;
        }
        //总数,扩大比例意味的总数要扩大
        double targetSeats = digits * 100;
        //再向下取值，组成数组
        double[] seats = new double[list.size()];
        for (int i = 0; i < votesPerQuota.length; i++) {
            seats[i] = Math.floor(votesPerQuota[i]);
        }
        //再新计算合计，用于判断与总数量是否相同,相同则占比会100%
        double currentSum = 0;
        for (double seat : seats) {
            currentSum += seat;
        }
        //余数部分的数组:原先数组减去向下取值的数组,得到余数部分的数组
        double[] remainder = new double[list.size()];
        for (int i = 0; i < seats.length; i++) {
            remainder[i] = votesPerQuota[i] - seats[i];
        }
        while (currentSum < targetSeats) {
            double max = 0;
            int maxId = 0;
            for (int i = 0; i < remainder.length; ++i) {
                if (remainder[i] > max) {
                    max = remainder[i];
                    maxId = i;
                }
            }
            //对最大项余额加1
            ++seats[maxId];
            //已经增加最大余数加1,则下次判断就可以不需要再判断这个余额数。
            remainder[maxId] = 0;
            //总的也要加1,为了判断是否总数是否相同,跳出循环。
            ++currentSum;
        }
        // 这时候的seats就会总数占比会100%
        List<Double> result = new ArrayList<>(list.size());
        for (double seat : seats) {
            result.add(seat / digits);
        }
        return result;
    }

    /**
     * 计算集合所占百分比
     *
     * @param list 集合
     * @return 计算结果集合
     */
    public static List<Integer> getPercentList(List<Integer> list) {
        List<Double> percentList = getPercentList(list, 0);
        return percentList.stream().map(Double::intValue).collect(Collectors.toList());
    }
}

四、结果

>>>>>>>>>>>> start 计算整数百分比，当然百分比也是整数 <<<<<<<<<<<<
数据列表：33，33，33
33占据百分比：34%
33占据百分比：33%
33占据百分比：33%
>>>>>>>>>>>> end 计算整数百分比，当然百分比也是整数 <<<<<<<<<<<<

>>>>>>>>>>>> start 计算整数百分比，然后百分比保留两位 <<<<<<<<<<<<
数据列表：33，33，33
33占据百分比：33.34%
33占据百分比：33.33%
33占据百分比：33.33%
>>>>>>>>>>>> end 计算整数百分比，然后百分比保留两位 <<<<<<<<<<<<

>>>>>>>>>>>> start 计算浮点数百分比，然后百分比保留两位 <<<<<<<<<<<<
数据列表：33.33，33.33，33.33
33.33占据百分比：33.34%
33.33占据百分比：33.33%
33.33占据百分比：33.33%
>>>>>>>>>>>> end 计算浮点数百分比，然后百分比保留两位 <<<<<<<<<<<<