Java工具類——數學相關的類

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Java工具類——數學相關的類 在上一篇文章中，我們系統學習了 Java 裡面的包裝類，那麼這篇文章，我們就來學習一下Java提供好的類——數學相關的類。 一、數學類介紹 在最早期學習 Java 基礎語法結構的時候，其實我們學習並瞭解了加減乘除這些算數運算符，有了這些運算符，我們就可以做一些簡單的運 ...


Java工具類——數學相關的類

在上一篇文章中，我們系統學習了 Java 裡面的包裝類，那麼這篇文章，我們就來學習一下Java提供好的類——數學相關的類。

一、數學類介紹

在最早期學習 Java 基礎語法結構的時候，其實我們學習並瞭解了加減乘除這些算數運算符，有了這些運算符，我們就可以做一些簡單的運算了，但是當我們需要做一些比較複雜的運算的時候，其實用這些運算符是很難去處理的（比如獲取隨機數等等）。其實數學類對於我們並不陌生，在學習 Java 基礎的時候，你一定用過 Math 類的，這個其實就是我們最早期接觸的一個數學類了，其實與數學相關的類還有 BigInteger 類、BigDecimal 類等等，下麵這個表格將這三個類做了一個小的梳理總結：

數學類 所屬包 繼承關係
Math類 java.lang包，不需要導包 預設繼承Object基類
BigInteger類 java.math包，需要導包 繼承自Number類，實現了Serializable, Comparable介面
BigDecimal類 java.math包，需要導包 繼承自Number類，實現了Serializable, Comparable介面

下麵我們就對這三種類做一個詳細的學習。

二、Math類

其實看源碼我們看到，Math 這個類是 final 修飾的，意思就是不能讓子類去繼承的，只能使用這個類。

public final class Math {}

下麵，我們來詳細瞭解一下Math類

1、Math類構造方法

通過看源碼，我們可以得知 Math 這個類的構造方法是私有的，也就是我們是不能創建對象的，為什麼會這樣設計呢，其實是因為 Math 類裡面的屬性和方法都是靜態的（ static 修飾）。

/**
 * Don't let anyone instantiate this class.
 */
private Math() {}

2、Math類常用的方法

  • abs（）方法返回給定數的絕對值，方法提供了4個不同參數類型重載方法（int, long, float, double）
int abs1 = Math.abs(-1);
long abs2 = Math.abs(-3l);
float abs3 = Math.abs(-1.2f);
double abs4 = Math.abs(-3.923);
System.out.println(abs1);
System.out.println(abs2);
System.out.println(abs3);
System.out.println(abs4);
  • ceil（）方法返回大於或等於參數且等於一個數學整數的最小的雙精度值，可以理解為向上取整。
System.out.println(Math.ceil(-1.3));//-1.0
System.out.println(Math.ceil(1.9));//2.0
System.out.println(Math.ceil(-7.9));//-7.0
System.out.println(Math.ceil(123));//123.0
  • floor（）方法返回最大的雙精度值，該雙精度值小於或等於參數，並且等於一個數學整數，可以理解為向下取整。
System.out.println(Math.floor(-1.3));//-2.0
System.out.println(Math.floor(1.9));//1.0
System.out.println(Math.floor(1.3));//1.0
System.out.println(Math.floor(-7.9));//-8.0
System.out.println(Math.floor(123));//123.0
  • round（）方法返回與參數最接近的整型數，四捨五入為正無窮，其實就是四捨五入的整數。
System.out.println(Math.round(-1.3));//-1
System.out.println(Math.round(1.9));//2
System.out.println(Math.round(1.3));//1
System.out.println(Math.round(-7.9));//-8
System.out.println(Math.round(123));//123
  • max（）方法返回最大值，該方法提供了4個不同參數類型重載方法（int,long,float,double）
System.out.println(Math.max(1, 3));//3
System.out.println(Math.max(-4, -5));//-4
System.out.println(Math.max(1.8, 1.92));//1.92
System.out.println(Math.max(-4f, -4f));//-4.0
  • min（a, b）方法返回最小值，該方法提供了4個不同參數類型重載方法（int, long, float, double）
System.out.println(Math.min(1, 3));//1
System.out.println(Math.min(-4, -5));//-5
System.out.println(Math.min(1.8, 1.92));//1.8
System.out.println(Math.min(-4f, -4f));//-4.0
  • pow（a, b）方法返回 a 的 b 次方，其中參數和返回值都是 double 類型的
System.out.println(Math.pow(3, 3));//27.0
System.out.println(Math.pow(3.2, 5));//335.5443200000001
  • random（）方法生成一個 double 類型的隨機數，範圍是[ 0.0, 1.0)，註意是左閉右開。
System.out.println(Math.random());//0.4128879706448445
System.out.println(Math.random());//0.9024029619163387
System.out.println(Math.random());//0.4265563513755902

三、BigInteger類

我們都知道，在基本數據類型裡面，long型的取值範圍是最大的，也就是8個位元組，取值範圍是-2的63次方到正的2的63次方減去1，當然，這個取值範圍很大很大，在平時的開發中，我們其中只用到int類型的都基本夠了，但是當我們存儲的數據的長度超過了 long 型的長度時，我們該怎麼存儲呢？這時候，BigInteger 類就可以解決我們的問題。

BigInteger 顧名思義，其實就是叫大整數，也就是說只能存儲整型的數，我們通過構造方法和常用方法來瞭解BigInteger 類。

1、構造方法

BigInteger 類有8個構造方法，其中有2個私有構造方法。8個構造方法分別是：

private BigInteger(int[] val){}

private BigInteger(int signum, int[] magnitude){}

public BigInteger(byte[] val){}

public BigInteger(String val){}

public BigInteger(String val, int radix) {}

public BigInteger(int signum, byte[] magnitude){}

public BigInteger(int numBits, Random rnd){}

public BigInteger(int bitLength, int certainty, Random rnd){}

2、類中常用的方法

當我們想用這個類做四則運算的時候，是不是也可以直接加減乘除呢，比如下麵這張圖：

通過上面這張圖，BigInteger類直接做四則運算顯然是不可以的，因為上面兩個數是引用類型，而運算符只能對基本數據類型做運算。那麼我們怎麼做相應的四則運算呢？其實BigInteger類裡面其實已經幫我們實現對應的方法，我們直接用實例化的的對象調用它就行了。比如下方的代碼進行加減乘除：

 private static void test6() {
    BigInteger num1 = new BigInteger("1111");
    BigInteger num2 = new BigInteger("2222");
    //加法
    BigInteger add = num1.add(num2);
    //減法
    BigInteger subtract = num2.subtract(num1);
    //乘法
    final BigInteger multiply = num1.multiply(num2);
    //除法（取整）
    BigInteger divide = num2.divide(num1);
    //除法（取餘）
    BigInteger mod = num2.mod(num1);
    System.out.println(add);//3333
    System.out.println(subtract);//1111
    System.out.println(multiply);//2468642
    System.out.println(divide);//2
    System.out.println(mod);//0
  }

四、BigDecimal類

與 BigInteger 類對應的是 BigDecimal 類，BigInteger 是處理整數的，而 BigDecimal 是處理小數的，Decimal 英文單詞就是小數的意思，所以 BigDecimal 顧名思義就是大小數，處理大的小數的。如果一個小數超過了 double類型的取值範圍，就需要用到 BigDecimal。

1、構造方法

BigDecimal 類的構造方法有很多，最常用的是以下四個：

public BigDecimal(double val) {

public BigDecimal(int val) {}

public BigDecimal(String val) {}

public BigDecimal(long val) {}

2、類中常用的方法

和 BigInteger 類一樣，BigDecimal 也是不可以直接進行加減乘除的，加減乘除的方式和 BigInteger 處理方式一樣，比如下麵的代碼對BigDecimal 進行四則運算：

private static void test7() {
  BigDecimal num1 = new BigDecimal("1.23");
  BigDecimal num2 = new BigDecimal("2.46");
  //加法
  BigDecimal add = num1.add(num2);
  //減法
  BigDecimal subtract = num2.subtract(num1);
  //乘法
  final BigDecimal multiply = num1.multiply(num2);
  //除法（取整）
  BigDecimal divide = num2.divide(num1);

  System.out.println(add);//3.69
  System.out.println(subtract);//1.23
  System.out.println(multiply);//3.0258
  System.out.println(divide);//2
}

由於小數和整數不一樣，小數經常涉及到精度的問題，所以 BigDecimal 裡面也提供了方法來設置小數的精度，設置精度的方法有三個重載的方法：

public BigDecimal setScale(int newScale)

public BigDecimal setScale(int newScale, int roundingMode)

public BigDecimal setScale(int newScale, RoundingMode roundingMode)

這三個方法的第一個參數是設置保留小數點之後的位數，第二個參數是設置的模式（比如向上取整還是向下取整等等），設置四捨五入的模式有8種：


	public final static int ROUND_UP =           0;
	
	public final static int ROUND_DOWN =         1;
	
	public final static int ROUND_CEILING =      2;
	
 	public final static int ROUND_FLOOR =        3;
 
    public final static int ROUND_HALF_UP =      4;
   
    public final static int ROUND_HALF_DOWN =    5;
  
    public final static int ROUND_HALF_EVEN =    6;
    
    public final static int ROUND_UNNECESSARY =  7;

下麵我們就來對這其中4種模式的用法做一個詳細的分析

  • ROUND_UP 模式

UP的意思就是向上的意思，可以理解為加的意思。比如我保留了三位小數，那麼我不管你後面的小數值如何（除了0），我都給你加一，就相當於四捨五入的五入。比如下麵這個代碼，我保留3為小數，模式設置為ROUND_UP模式，那麼如果最後一位是0，那麼結果就是9.461，否則就是9.462

BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal("9.4610");
BigDecimal result = bigDecimal.setScale(3, BigDecimal.ROUND_UP);
  • ROUND_DOWN 模式

是一個舍位取值的概念，比如我保留了三位小數，那麼我不管你後面的小數值如何，也不會四捨五入，就硬生生的的截斷，相當於什麼呢，就是我從小數點後面開始取三位，三位後面的都不要了。比如下麵這個代碼，我保留3為小數，模式設置為ROUND_DOWN模式，那麼最後一位不管是什麼（從0到9），最後的結果都是9.461

BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal("9.4611");
BigDecimal result = bigDecimal.setScale(3, BigDecimal.ROUND_DOWN);
  • ROUND_CEILING 模式

這個模式就是給定的數如果為正數，行為和ROUND_UP一樣，如果為負數，行為和ROUND_DOWN一樣 。

  • ROUND_FLOOR 模式

這個模式就是給定的數如果為正數，行為和ROUND_DOWN一樣，如果為負數，行為和ROUND_UP一樣

五、小結

以上就是我對數學相關類的總結以及個人的理解，如果有任何不清楚的，可以去看官方文檔（API官方文檔地址：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/），其實，很多人都很排斥看源碼和閱讀官網文檔，原因就是源碼和閱讀官網文檔都是全英文的，解讀起來很費時間；其實這是一種不好的學習方式，源碼和閱讀官網文檔是最官方權威的第一手資料，也是最正確的，如果我們去網上看其他的相關解讀，這也只能是他人的解讀，而其他人的解讀就代表了他對源碼和閱讀官網文檔的個人理解，而這個理解是可能會有出入的，也就是可能會誤導我們，所以我們一定要養成習慣去閱讀源碼和閱讀官網文檔，可能剛開始的確很慢，但是慢慢的就你的閱讀速度和效率就會提高的。

公眾號：良許Linux

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