Java中处理高精度数据计算

Posted 2023-04-22 独立思考

1、为什么要使用高精度计算

拿整数举例：

在 Java 中，int 和 long 是两种基本数据类型，而 BigInteger 是一个对象类型。它们的取值范围如下：

- int：32 位有符号整数，取值范围为 -2^31 ~ 2^31-1 （即 -2147483648 ~ 2147483647）。
- long：64 位有符号整数，取值范围为 -2^63 ~ 2^63-1 （即 -9223372036854775808 ~ 9223372036854775807）。
- BigInteger：任意大小的整数，取值范围没有限制，但在实际使用中受到计算机内存大小的限制。

由于 int 和 long 的取值范围是有限的，当需要处理更大的整数值时，就需要使用 BigInteger 类。例如，当需要处理超过 long 类型范围的整数时，就可以使用 BigInteger 类
进行计算。在使用 BigInteger 类时，需要注意内存开销和性能问题，因为 BigInteger 是一个对象类型，相比于原生类型 int 和 long，它的操作可能会更加耗时和占用内存。

2、BigInteger

 

BigInteger 是 Java 语言中用于表示任意精度整数的类。它可以表示比long类型更大范围的整数，并且支持高精度运算，如加、减、乘、除、取模等操作。

下面是一个简单的例子，演示如何使用BigInteger类：

```java
import java.math.BigInteger;

public class BigIntegerDemo 
    public static void main(String[] args) 
        BigInteger a = new BigInteger("12345678901234567890");
        BigInteger b = new BigInteger("98765432109876543210");

        // 加法
        BigInteger sum = a.add(b);
        System.out.println("a + b = " + sum);

        // 减法
        BigInteger diff = a.subtract(b);
        System.out.println("a - b = " + diff);

        // 乘法
        BigInteger product = a.multiply(b);
        System.out.println("a * b = " + product);

        // 除法
        BigInteger quotient = a.divide(b);
        System.out.println("a / b = " + quotient);

        // 取模
        BigInteger remainder = a.remainder(b);
        System.out.println("a % b = " + remainder);
    

```

在上面的例子中，首先创建了两个 BigInteger 对象 a 和 b，分别表示较大的整数。然后，通过调用 BigInteger 类的方法进行加、减、乘、除、取模等操作，并将结果输出到控制台。

需要注意的是，由于 BigInteger 类是不可变的，因此每个操作都会返回一个新的 BigInteger 对象，而不是修改原有对象。另外，BigInteger类也提供了一些其他的方法，如比较、转换为字符串等，具体可以参考Java官方文档。

总之，使用 BigInteger 类可以方便地处理任意精度整数，适用于需要处理大整数的场景，如密码学、数论、科学计算等。

 

3、BigDecimal

BigDecimal 是 Java 语言中用于表示任意精度小数的类。它可以表示比 double 和 float 类型更精确的小数，并且支持高精度运算，如加、减、乘、除、取模等操作。

下面是一个简单的例子，演示如何使用 BigDecimal 类：

```java
import java.math.BigDecimal;

public class BigDecimalDemo 
    public static void main(String[] args) 
        BigDecimal a = new BigDecimal("1234.5678");
        BigDecimal b = new BigDecimal("9876.5432");

        // 加法
        BigDecimal sum = a.add(b);
        System.out.println("a + b = " + sum);

        // 减法
        BigDecimal diff = a.subtract(b);
        System.out.println("a - b = " + diff);

        // 乘法
        BigDecimal product = a.multiply(b);
        System.out.println("a * b = " + product);

        // 除法
        BigDecimal quotient = a.divide(b, 4, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
        System.out.println("a / b = " + quotient);

        // 取模
        BigDecimal remainder = a.remainder(b);
        System.out.println("a % b = " + remainder);
    

```

在上面的例子中，首先创建了两个 BigDecimal 对象 a 和 b，分别表示较大的小数。然后，通过调用 BigDecimal 类的方法进行加、减、乘、除、取模等操作，并将结果输出到控制台。

需要注意的是，BigDecimal 类也是不可变的，每个操作都会返回一个新的 BigDecimal 对象，而不是修改原有对象。另外，在进行除法运算时，需要指定除数和保留小数点后几位数，同时还需要指定舍入模式，如 ROUND_HALF_UP，表示四舍五入。

总之，使用 BigDecimal 类可以方便地处理任意精度小数，适用于需要处理大量数据精确计算的场景，如金融、科学计算等。

 

Java数据类型-精度失真问题

百度百科
Java在java.math包中提供的API类BigDecimal，用来对超过16位有效位的数进行精确的运算。
双精度浮点型变量double可以处理16位有效数。

在实际应用中，需要对更大或者更小的数进行运算和处理。float和double只能用来做科学计算或者是工程计算，在商业计算中要用java.math.BigDecimal。

BigDecimal所创建的是对象，不能使用传统的+、-、*、/等算术运算符直接对其对象进行数学运算，而必须调用其相对应的方法。
方法中的参数也必须是BigDecimal的对象。构造器是类的特殊方法，专门用来创建对象，特别是带有参数的对象。

在Java开发过程中有时会遇到一些必要的运算，最重要的是一些项目是金融相关的项目对这些运算的精度要求非常高。为什么会出现精度丢失的情况呢？我们又该如何解决这种精度丢失的问题呢？

那就要我们从类型转换开始了。。
在类型转换中，整型、实型（常量）、字符型数据可以混合运算。运算中，不同类型的数据先转化为同一类型，然后进行运算。

float a = 3.14；这个语句的意思是把双精度浮点类型（double）赋值给单精度浮点类型（float）的变量a,把一个高精度的数赋值给一个低精度的数，就会造成精度丢失了。

Bigdecimal的类的一些调用：
加法 add()函数 减法subtract()函数
乘法multiply()函数 除法divide()函数 绝对值abs()函数