Google Guava 数学运算

Posted 2022-04-16 tuacy

       为什么使用Guava Math

• Guava Math针对各种不常见的溢出情况都有充分的测试；对溢出语义，Guava文档也有相应的说明；如果运算的溢出检查不能通过，将导致快速失败。

• Guava Math的性能经过了精心的设计和调优；虽然性能不可避免地依据具体硬件细节而有所差异，但Guava Math的速度通常可以与Apache Commons的MathUtils相比，在某些场景下甚至还有显著提升。

• Guava Math在设计上考虑了可读性和正确的编程习惯；IntMath.log2(x, CEILING) 所表达的含义，即使在快速阅读时也是清晰明确的。而32-Integer.numberOfLeadingZeros(x – 1)对于阅读者来说则不够清晰。

一 整数运算

       Guava Math主要处理三种整数类型：int、long和BigInteger。这三种类型的运算工具类分别叫做IntMath、LongMath和BigIntegerMath。

1.1 有溢出检查的运算

       有溢出检查的运算，如果计算结果有溢出的情况下(上溢，下溢)，就会抛出ArithmeticException异常。

运算(有溢出检查)	IntMath里面方法	LongMath里面方法
加法	checkedAdd(int a, int b)	checkedAdd(int a, int b)
减法	checkedSubtract(int a, int b)	checkedSubtract(int a, int b)
乘法	checkedMultiply(int a, int b)	checkedMultiply(int a, int b)
幂	checkedPow(int b, int k)	checkedPow(int b, int k)

1.2 上溢，下溢返回最大值最小值

       如果对应的运算如果发生溢出，上溢则返回对应类型的最大值(Integer.MAX_VALUE、Long.MAX_VALUE )、下溢则返回对应类型的最小值(Integer.MIN_VALUE、Long.MIN_VALUE)。

运算	IntMath里面方法	LongMath里面方法
加法	saturatedAdd(int a, int b)	saturatedAdd(int a, int b)
减法	saturatedSubtract(int a, int b)	saturatedSubtract(int a, int b)
乘法	saturatedMultiply(int a, int b)	saturatedMultiply(int a, int b)
幂	saturatedPow(int b, int k)	saturatedPow(int b, int k)

二 实数运算

       IntMath、LongMath和BigIntegerMath提供了很多实数运算的方法，并把最终运算结果舍入成整数。这些方法需要指定一个java.math.RoundingMode枚举值来作为舍入的模式。RoundingMode的取值如下：

RoundingMode枚举值	解释
RoundingMode.DOW	向零方向舍入（去尾法）
RoundingMode.UP	远离零方向舍入
RoundingMode.FLOO	向负无限大方向舍入
RoundingMode.CEILING	向正无限大方向舍入
RoundingMode.UNNECESSARY	不需要舍入，如果用此模式进行舍入，应直接抛出ArithmeticException
RoundingMode.HALF_UP	向最近的整数舍入，其中x.5远离零方向舍入
RoundingMode.HALF_DOWN	向最近的整数舍入，其中x.5向零方向舍入
RoundingMode.HALF_EVEN	向最近的整数舍入，其中x.5向相邻的偶数舍入

实数运算方法

运算	IntMath里面方法	LongMath里面方法	BigIntegerMath里面方法
除法	divide(int, int, RoundingMode)	divide(long, long, RoundingMode)	divide(BigInteger, BigInteger, RoundingMode)
2为底的对数	log2(int, RoundingMode)	log2(long, RoundingMode)	log2(BigInteger, RoundingMode)
10为底的对数	log10(int, RoundingMode)	log10(long, RoundingMode)	log10(BigInteger, RoundingMode)
平方根	sqrt(int, RoundingMode)	sqrt(long, RoundingMode)	sqrt(BigInteger, RoundingMode)

实数运算部分Guava还另外提供了一些有用的运算函数

运算	IntMath里面方法	LongMath里面方法	BigIntegerMath里面方法
最大公约数	gcd(int, int)	gcd(long, long)	gcd(BigInteger)
取模	mod(int, int)	mod(long, long)	mod(BigInteger)
取幂	pow(int, int)	pow(long, int)	pow(int)
是否2的幂	isPowerOfTwo(int)	isPowerOfTwo(long)	isPowerOfTwo(BigInteger)
阶乘*	factorial(int)	factorial(int)	factorial(int)
二项式系数*	binomial(int, int)	binomial(int, int)	binomial(int, int)

*阶乘和二项式系数的运算结果如果溢出，则返回MAX_VALUE

三 浮点数运算

       JDK已经比较彻底地涵盖了浮点数运算，但Guava在DoubleMath类中也提供了一些有用的方法。

运算	DoubleMath方法
判断该浮点数是不是一个整数	isMathematicalInteger(double)
舍入为int；对无限小数、溢出抛出异常	roundToInt(double, RoundingMode)
舍入为long；对无限小数、溢出抛出异常	roundToLong(double, RoundingMode)
舍入为BigInteger；对无限小数抛出异常	roundToBigInteger(double, RoundingMode)
2的浮点对数，并且舍入为int，比JDK的Math.log(double) 更快	log2(double, RoundingMode)

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       关于Guava属性运算的一些帮助类就这些。使用非常简单。我们就不举例了。