java中BigInteger用法的详解

Posted 2023-04-04 码界猿候

在java中经常会遇到比较大的数，甚至超过了long型，那么该如何处理这些“大数据”呢？在java中有两个类BigInteger和BigDecimal分别表示大整数类和大浮点数类，从原则上是可以表示“天文单位”一样大的数字咯，但有一个缺点就是比较费内存！

在这里，我们详细描述下BigInteger的用法，在使用之前，我们需要导入java.math.*包

一.介绍BigInteger经常使用到的一些函数

①value.Of(参数); 这个函数的作用是将括号内的参数转换成指定的数据类型，例如以下例子

•                       int A=42;
•                       BigInteger f=BigInteger.valueOf(A);
•                       System.out.println("f="+f); //输出的f将会等于BigInteger型的42
•                        // 答案： f=42

其实还可以转成其他的类型，例如以下以下，※※※需要注意的是不重写的话，jdk1.8 版本是无法支持这种转换的※※※

•                        String s="12345";
•                       BigInteger c=BigInteger.valueOf(s);
•           //  则c=12345;※※※需要注意的是不重写的话，jdk1.8 版本是无法支持这种转换的

②add()方法； 这个函数的作用是将大整数加起来，例如以下例子

•                       BigInteger c=new BigInteger("6");
•                       BigInteger d=new BigInteger("3");
•                       System.out.println("c+d="+c.add(d));
                        //答案输出： c+d=9

③subtract()方法，这个函数的作用是将大整数相减，例如以下例子,运用时前者减后者

•                       BigInteger c=new BigInteger("5");
•                       BigInteger d=new BigInteger("3");
•                       System.out.println("d-c="+d.subtract(c));
                        //答案输出： d-c=-2

④multiply()方法，这个函数的作用是将大整数相乘，例如以下例子,

•                       BigInteger c=new BigInteger("6");
•                       BigInteger d=new BigInteger("3");
•                       System.out.println("c*d="+c.multiply(d));
                        //答案输出： c*d=18

⑤divide()方法，这个函数的作用是将大整数做除法，例如以下例子,

•                       BigInteger c=new BigInteger("6");
•                       BigInteger d=new BigInteger("4");
•                       System.out.println("c/d="+c.divide(d));
                        // 答案输出；c/d=1

⑥remainder()方法，这个函数的作用是将大整数取余

⑦pow(exponent)方法，这个函数的作用是将大整数取exponent的指数，例如a.pow(b)==a^b;

⑧gcd()方法，这个函数的作用是将两个大整数取最大公约数，例如a.gcd(b)；

⑨abs()方法，这个函数的作用是取绝对值，例如

•                       BigInteger c=new BigInteger("-9");
•                       System.out.println(c.abs());
                        //答案输出: 9

⑩negate()方法，这个函数的作用是取数的相反数，例如

•                       BigInteger c=new BigInteger("9");
•                       System.out.println(c.negate());
                        // 答案输出: -9

⑪mod()方法; 这个函数的作用是对数进行取余 a.mod(b)=a%b=a.remainder(b);

⑫max()方法，min()方法，分别是比较两个数的大小，例如a.max(b); 取a,b中的最大值

⑬compareTo()方法这个方法是用来比较两个大整数大小的

• public void testCompare() 
•   BigInteger bigNum1 = new BigInteger("52");
•   BigInteger bigNum2 = new BigInteger("27");
​
•   //1.compareTo()：返回一个int型数据（1 大于； 0 等于； -1 小于）
•   int num = bigNum1.compareTo(bigNum2);           //1
​
•   //2.max()：直接返回大的那个数，类型为BigInteger
•   //  原理：return (compareTo(val) > 0 ? this : val);
•   BigInteger compareMax = bigNum1.max(bigNum2);   //52
​
•   //3.min()：直接返回小的那个数，类型为BigInteger
•   //  原理：return (compareTo(val) < 0 ? this : val);
•   BigInteger compareMin = bigNum1.min(bigNum2);   //27
•

⑭equals()方法，判断两个大整数是否相等，例如c.equals(d) 相等就返回 true;

二、介绍BigInteger的读入方法——nextBigInteger()，从控制台读入一个BigInteger型数据，类似于读入int型的nextInt()；

public void test() 
    Scanner s = new Scanner(System.in);             // 读入
    int n = sc.nextInt();                           // 读入一个int;
    BigInteger m = sc.nextBigInteger();             // 读入一个BigInteger;
    while(sc.hasNext())    
        System.out.print("sc.hasNext()=" + sc.hasNext());
    

三、介绍BigInteger的构造方法

默认的是十进制，也就是我们平常较为常见的，例如

•       BigInteger d=new BigInteger("48");
•       System.out.println(d);  //答案输出：48,这里默认的是十进制，但也支持自定义转换类型

支持自定义进制类型（已存在的），例如二进制，四进制，八进制，十六进制，如下：

•public void test() 
•   //在构造将函数时，把radix进制的字符串转化为BigInteger
•   String str = "1011100111";
•   int radix = 2;  // radix代表二进制，为下一行代码中的参数radix赋值
•   BigInteger interNum1 = new BigInteger(str,radix);   //743
•

四、介绍BigInteger的几个内部定义的常量——BigInteger.ZERO，BigInteger.ONE，BigInteger.TEN

//之前是支持-1和2，但现在表明已不再输出(Not exported.)
public void test() 
    //0
    BigInteger zero = BigInteger.ZERO;
    //1
    BigInteger one = BigInteger.ONE;
    //10
    BigInteger ten = BigInteger.TEN;

五、介绍BigInteger一些基本类型的转换

public void testToAnother() 
    BigInteger bigNum = new BigInteger("38");
    int radix = 2;
    
    //1.转换为bigNum的二进制补码形式
    byte[] num1 = bigNum.toByteArray();
    //2.转换为bigNum的十进制字符串形式
    String num2 = bigNum.toString();        //38
    //3.转换为bigNum的radix进制字符串形式
    String num3 = bigNum.toString(radix);   //100110
    //4.将bigNum转换为int
    int num4 = bigNum.intValue();
    //5.将bigNum转换为long
    long num5 = bigNum.longValue();
    //6.将bigNum转换为float
    float num6 = bigNum.floatValue();
    //7.将bigNum转换为double
    double num7 = bigNum.doubleValue();

六、权限控制

setBit()，testBit()：可用于菜单的权限控制，非常好用，原理如下：

//权限控制：setBit(),testBit()
@Test
public void testSetAndTest() 
    //1.封装数据(setBit的值需 >= 0，否则出现异常：ArithmeticException("Negative bit address"))
    BigInteger permission = new BigInteger("0");
    BigInteger numBig = permission.setBit(2);
    numBig = numBig.setBit(5);
    numBig = numBig.setBit(13);
    numBig = numBig.setBit(66);
    System.out.println("原理：" + numBig); 
    // 原理：73786976294838214692 = 2^2+2^5+2^13+2^66 次方的和；
    // 看！！即使这么大的数也不会溢出，而int最大值只有2147483647；
​
    //2.取值验证（返回Boolean型）
    boolean flag1 = numBig.testBit(2);      //true
    boolean flag2 = numBig.testBit(5);      //true
    boolean flag3 = numBig.testBit(13);     //true
    boolean flag4 = numBig.testBit(66);     //true
    boolean flag5 = numBig.testBit(27);     //false

setBit()：将set进去变量作为二进制数，计算它们的和，并以十进制显示； testBit()：与setBit()相反，验证this的二进制组成元素中是否包含传入的变量；

//权限控制源码分析：

//1.setBit()原理：计算this与2的n次方的和
public BigInteger setBit(int n) 
	if (n < 0)
		throw new ArithmeticException("Negative bit address");

	int intNum = n >>> 5;
	int[] result = new int[Math.max(intLength(), intNum+2)];

	for (int i=0; i < result.length; i++)
		result[result.length-i-1] = getInt(i);

	result[result.length-intNum-1] |= (1 << (n & 31));

	return valueOf(result);


//2.testBit()原理：计算this的值中是否包含2的n次方
public boolean testBit(int n) 
	if (n < 0)
		throw new ArithmeticException("Negative bit address");

	return (getInt(n >>> 5) & (1 << (n & 31))) != 0;

Java中BigDecimal和BigInteger用法知识点补充

今天开发过程中遇到了数据库字段的属性为BigDecimal，对这个属性有点陌生，查看了下JavaAPI和阿里Java编码规范中和Mysql建表约束中明确规范，写几个BigDecimal类型的方法熟悉下用法，同时还遇到BigInteger的用法，一起特此记录下！

BigDecimal

java.lang.Object
java.lang.Number
java.math.BigDecimal

BigDecimal可以表示一个任意大小且精度完全准确的浮点数

public static void main(String[] args) 
        BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal("-15896.789");
        // 返回一个 BigDecimal ，其值为此 BigDecimal的绝对值
        System.out.println("bigDecimal = " + bigDecimal);
        // 转换为short：shortValue()
        System.out.println("bigDecimal.shortValue() = " + bigDecimal.shortValue());
        // 转换为int：intValue()
        System.out.println("bigDecimal.intValue() = " + bigDecimal.intValue());
        // 转换为byte：byteValue()
        System.out.println("bigDecimal.byteValue() = " + bigDecimal.byteValue());
        // 转换为float：floatValue()
        System.out.println("bigDecimal.floatValue() = " + bigDecimal.floatValue());
        // 转换为double：doubleValue()
        System.out.println("bigDecimal.doubleValue() = " + bigDecimal.doubleValue());
        // 转换为long：longValue()
        System.out.println("bigDecimal.longValue() = " + bigDecimal.longValue());
        System.out.println("bigDecimal.max(bigDecimal) = " + bigDecimal.max(bigDecimal));
        // 返回此BigDecimal对象的精度
        System.out.println("bigDecimal.scale() = " + bigDecimal.scale());
        // 转为字符串
        System.out.println("bigDecimal.toString() = " + bigDecimal.toString());
        // 返回一个 BigDecimal ，相当于这个小数点，向左移动了 n个地方
        System.out.println("bigDecimal.movePointLeft(2) = " + bigDecimal.movePointLeft(2));
        // 返回一个 BigDecimal ，相当于这个小数点，向右移动了 n个地方
        System.out.println("bigDecimal.movePointRight(2) = " + bigDecimal.movePointRight(2));
        // 返回 BigDecimal ，值为 bigDecimal的平方
        System.out.println("bigDecimal.multiply(bigDecimal) = " + bigDecimal.multiply(bigDecimal));
        // 返回 BigDecimal ，值为 bigDecimal+bigDecimal
        System.out.println("bigDecimal.add(bigDecimal) = " + bigDecimal.add(bigDecimal));
    

控制台输出

bigDecimal = -15896.789
bigDecimal.shortValue() = -15896
bigDecimal.intValue() = -15896
bigDecimal.byteValue() = -24
bigDecimal.floatValue() = -15896.789
bigDecimal.doubleValue() = -15896.789
bigDecimal.longValue() = -15896
bigDecimal.max(bigDecimal) = -15896.789
bigDecimal.scale() = 3
bigDecimal.toString() = -15896.789
bigDecimal.movePointLeft(2) = -158.96789
bigDecimal.movePointRight(2) = -1589678.9
bigDecimal.multiply(bigDecimal) = 252707900.510521
bigDecimal.add(bigDecimal) = -31793.578

BigInteger

java.lang.Object
java.lang.Number
java.math.BigInteger

BigInteger提供了所有Java的原始整数运算符和java.lang.Math中所有相关方法的类比。 此外，BigInteger还提供了模数运算，GCD计算，原始测试，初级生成，位操作以及其他一些其他操作的操作。

java.math.BigInteger就是用来表示任意大小的整数。BigInteger内部用一个int[]数组来模拟一个非常大的整数

BigInteger的构造方法

如果BigInteger表示的范围超过了基本类型的范围，在转换时如果超出范围，将直接抛出ArithmeticException异常

public static void main(String[] args) 
        BigInteger bigInteger = new BigInteger("1234566666");
        BigInteger bigInteger1 = new BigInteger("123467896666");
        BigInteger bigInteger2 = new BigInteger("789412354666");
        BigInteger bigInteger3 = new BigInteger("12966600000");
        System.out.println("bigInteger.pow(5) = " + bigInteger.pow(5));
        System.out.println("bigInteger1.add(bigInteger2) = " + bigInteger1.add(bigInteger2));
        // 转换为short：shortValue()
        System.out.println("bigInteger3.shortValue() = " + bigInteger3.shortValue());
        // 转换为int：intValue()
        System.out.println("bigInteger3.intValue() = " + bigInteger3.intValue());
        // 转换为float：floatValue()
        System.out.println("bigInteger3.floatValue() = " + bigInteger3.floatValue());
        // 转换为double：doubleValue()
        System.out.println("bigInteger3.doubleValue() = " + bigInteger3.doubleValue());
        // 转换为byte：byteValue()
        System.out.println("bigInteger3.byteValue() = " + bigInteger3.byteValue());
        // 转换为long：longValue()
        System.out.println("bigInteger3.longValue() = " + bigInteger3.longValue());
        // 如果`BigInteger`表示的范围超过了基本类型的范围，
        // 在转换时如果超出范围，将直接抛出`ArithmeticException`异常
        System.out.println("(bigInteger3.multiply(bigInteger3).longValueExact()) = " + (bigInteger3.multiply(bigInteger3).longValueExact()));
    

控制台输出

bigInteger.pow(5) = 2867957643217673649618338593780775741137020576
bigInteger1.add(bigInteger2) = 912880251332
bigInteger3.shortValue() = -25280
bigInteger3.intValue() = 81698112
bigInteger3.floatValue() = 1.29665997E10
bigInteger3.doubleValue() = 1.29666E10
bigInteger3.byteValue() = 64
bigInteger3.longValue() = 12966600000
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: BigInteger out of long range

小结

• BigDecimal用于表示精确的小数

• 比较BigDecimal的值是否相等，必须使用compareTo()而不能使用equals()

• BigInteger表示任意大小的整数

• 将BigInteger转换为基本类型可使用longValueExact()等方法保证结果准确

参考资料
BigInteger

BigDecimal