浅谈java中的数学运算 java需要用到的数学

在实际的java项目中，不可避免地使用到各种运算，比如生成各种报表，数据的汇总等。对于这些问题，大致有2种解决途径，一种是在数据库查询时进行相关运算，直接得到所需要汇总计算后的结果；另外一种，是根据查询到的数据进行运算加工成所需的汇总数据。

当然，就实际情况而言，是推荐使用第一种的，毕竟所有的或者说大部分的运算都通过数据库进行，可以节省时间，提高效率。但是，实际情况是，在绝大多数的情况下，只通过查询来进行汇总不太现实，毕竟，有些汇总的逻辑是很复杂的，不可避免地还要对查询出来的数据进行再加工。加工的基础，当然就是最简单的java运算了，通过运算符或者是Math类提供的方法进行运算。但是，现实情况是，这些简单的运算可能不能满足绝大部分的运算需求，这时，就需要使用java中专业的数学运算类BigInteger和BigDecimal，本文简单讲述BigDecimal的使用。

先来看一个问题，简单的算术运算

double value1 = 0.06;

double value2 = 0.01;

//常规运算

System.out.println("*******常规算术运算*********");

//加法+

System.out.println(value1+"+"+value2+"="+(value1+value2));

//减法-

System.out.println(value1+"-"+value2+"="+(value1-value2));

运算结果会是什么呢？

0.06+0.01=0.07

0.06-0.01=0.05

显然不是，上述代码的运算结果为：

在实际的运算中，需要对更大或者更小的数进行运算和处理时，我们不能使用传统的+、-、*、/等算术运算符直接进行数学运算，而要使用用java.math.BigDecimal。BigDecimal所创建的是对象，通过调用其相对应的方法进行数学运算。

BigDecimal常见构造方法

BigDecimal(int) 创建一个具有参数所指定整数值的对象。

BigDecimal(double) 创建一个具有参数所指定双精度值的对象。

BigDecimal(long) 创建一个具有参数所指定长整数值的对象。

BigDecimal(String) 创建一个具有参数所指定以字符串表示的数值的对象。

在上述构造方法中，最常用的是BigDecimal(String)，而不是我们先入为主的其他构造方法，在java的API 中强调了这一点：

BigDecimal

public BigDecimal(double val)

• 将 double 转换为 BigDecimal，后者是 double 的二进制浮点值准确的十进制表示形式。返回的 BigDecimal 的标度是使 (10scale × val) 为整数的最小值。

  注：

• 参数：

• val - 要转换为 BigDecimal 的 double 值。

• 抛出：

• NumberFormatException - 如果 val 为无穷大或 NaN。

1. 此构造方法的结果有一定的不可预知性。有人可能认为在 Java 中写入 new BigDecimal(0.1) 所创建的 BigDecimal 正好等于 0.1（非标度值 1，其标度为 1），但是它实际上等于 0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。这是因为 0.1 无法准确地表示为 double（或者说对于该情况，不能表示为任何有限长度的二进制小数）。这样，传入 到构造方法的值不会正好等于 0.1（虽然表面上等于该值）。

2. 另一方面，String 构造方法是完全可预知的：写入 new BigDecimal("0.1") 将创建一个 BigDecimal，它正好 等于预期的 0.1。因此，比较而言，通常建议优先使用 String 构造方法。

3. 当 double 必须用作 BigDecimal 的源时，请注意，此构造方法提供了一个准确转换；它不提供与以下操作相同的结果：先使用 Double.toString(double) 方法，然后使用 BigDecimal(String) 构造方法，将 double 转换为 String。要获取该结果，请使用 static valueOf(double) 方法。

BigDecimal 的运算方式 不支持 + - * / 这类的运算 它有自己的运算方法

BigDecimal add(BigDecimal augend) 加法运算

BigDecimal subtract(BigDecimal subtrahend) 减法运算

BigDecimal multiply(BigDecimal multiplicand) 乘法运算

BigDecimal divide(BigDecimal divisor) 除法运算

add

public BigDecimal add(BigDecimal augend)

• 返回一个 BigDecimal，其值为 (this + augend)，其标度为 max(this.scale(), augend.scale())。

• • 参数：

  • augend - 将添加到此 BigDecimal 中的值。

  • 返回：

  • this + augend

subtract

public BigDecimal subtract(BigDecimal subtrahend)

• 返回一个 BigDecimal，其值为 (this - subtrahend)，其标度为 max(this.scale(), subtrahend.scale())。

• • 参数：

  • subtrahend - 从此 BigDecimal 减去的值。

  • 返回：

  • this - subtrahend

multiply

public BigDecimal multiply(BigDecimal multiplicand)

• 返回一个 BigDecimal，其值为 (this × multiplicand)，其标度为 (this.scale() + multiplicand.scale())。

• • 参数：

  • multiplicand - 乘以此 BigDecimal 的值。

  • 返回：

  • this * multiplicand

divide

public BigDecimal divide(BigDecimal divisor,

int scale,

int roundingMode)

• 返回一个 BigDecimal，其值为 (this / divisor)，其标度为指定标度。如果必须执行舍入，以生成具有指定标度的结果，则应用指定的舍入模式。

  相对于此遗留方法，应优先使用新的 divide(BigDecimal, int, RoundingMode) 方法。

• • 参数：

  • divisor - 此 BigDecimal 要除以的值。

  • scale - 要返回的 BigDecimal 商的标度。

  • roundingMode - 要应用的舍入模式。

  • 返回：

  • this / divisor

  • 抛出：

  • ArithmeticException - 如果 divisor 为零，则 roundingMode==ROUND_UNNECESSARY 和指定的标度不足以准确地表示相除的结果。

  • IllegalArgumentException - 如果 roundingMode 不表示一个有效的舍入模式。

  • 另请参见：

  • ROUND_UP, ROUND_DOWN, ROUND_CEILING, ROUND_FLOOR, ROUND_HALF_UP, ROUND_HALF_DOWN, ROUND_HALF_EVEN, ROUND_UNNECESSARY

下面的代码比较了常规的算术运算和专业的数学运算之间的差别，还有四舍五入的差别

具体代码示例TestBigDecimal.java

package com.company.test;

import java.math.BigDecimal;

public class TestBigDecimal {

public static void main(String[] args) {

// TODO Auto-generated method stub

double value1 = 0.06;

double value2 = 0.01;

//常规运算

System.out.println("*******常规算术运算*********");

//加法+

System.out.println(value1+"+"+value2+"="+(value1+value2));

//减法-

System.out.println(value1+"-"+value2+"="+(value1-value2));

//乘法*

System.out.println(value1+"*"+value2+"="+(value1*value2));

//除法/

System.out.println(value1+"/"+value2+"="+(value1/value2));

//java专业运算

System.out.println("*******专业运算*********");

//加法public BigDecimal add(BigDecimal augend)

System.out.println(value1+"+"+value2+"="+add(value1,value2));

//加法可变参数

System.out.println(value1+"+"+value2+"+"+value1+"+"+value2+"="+addMore(value1,value2,value1,value2));

//减法public BigDecimal subtract(BigDecimal subtrahend)

System.out.println(value1+"-"+value2+"="+sub(value1,value2));

//乘法public BigDecimal multiply(BigDecimal multiplicand)

System.out.println(value1+"*"+value2+"="+mul(value1,value2));

//除法public BigDecimal divide(BigDecimal divisor,int scale,int roundingMode)

System.out.println(value1+"/"+value2+"="+div(value1,value2,2));

//常规运算

System.out.println("*******常规运算（四舍五入）*********");

//四舍五入public static long round(double a)

System.out.println(value1+"四舍五入之后是："+Math.round(value1));

System.out.println(value2+"四舍五入之后是："+Math.round(value2));

value1 = 2.287461;

//java专业运算

System.out.println("*******专业运算（四舍五入）*********");

//保留5位小数

System.out.println(value1+"保留5位小数四舍五入之后是："+round(value1,5));

//保留4位小数

System.out.println(value1+"保留4位小数四舍五入之后是："+round(value1,4));

//保留3位小数

System.out.println(value1+"保留3位小数四舍五入之后是："+round(value1,3));

//保留2位小数

System.out.println(value1+"保留2位小数四舍五入之后是："+round(value1,2));

}

//四舍五入

public static double round(double value1, int scale) {

BigDecimal big1 = new BigDecimal(Double.toString(value1));

BigDecimal big2 = new BigDecimal("1");

return big1.divide(big2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();

}

//加法

public static double add(double value1, double value2) {

BigDecimal big1 = new BigDecimal(Double.toString(value1));

BigDecimal big2 = new BigDecimal(Double.toString(value2));

return big1.add(big2).doubleValue();

}

//加法(可变参数)

public static double addMore(double... args) {

double sum = 0;

for(double d:args){

sum=add(sum,d);

}

return sum;

}

//减法

public static double sub(double value1, double value2) {

BigDecimal big1 = new BigDecimal(Double.toString(value1));

BigDecimal big2 = new BigDecimal(Double.toString(value2));

return big1.subtract(big2).doubleValue();

}

//乘法

public static double mul(double value1, double value2) {

BigDecimal big1 = new BigDecimal(Double.toString(value1));

BigDecimal big2 = new BigDecimal(Double.toString(value2));

return big1.multiply(big2).doubleValue();

}

//除法

public static double div(double value1, double value2, int scale) {

BigDecimal big1 = new BigDecimal(Double.toString(value1));

BigDecimal big2 = new BigDecimal(Double.toString(value2));

return big1.divide(big2,scale,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();

}

}

运算结果：

从运算结果可以看出，使用BigDecimal可以保证运算的精度，不会发生丢失精度的现象，同时，可以在保证精度的前提下，保留指定位数的小数，而Math.round是返回整数的。

round

public static long round(double a)

• 返回最接近参数的 long。结果将舍入为整数：加上 1/2，对结果调用 floor 并将所得结果强制转换为 long 类型。换句话说，结果等于以下表达式的值：

  (long)Math.floor(a + 0.5d)

  特殊情况如下：

• 如果参数为 NaN，那么结果为 0。

• 如果结果为负无穷大或任何小于等于 Long.MIN_VALUE 的值，那么结果等于 Long.MIN_VALUE 的值。

• 如果参数为正无穷大或任何大于等于 Long.MAX_VALUE 的值，那么结果等于 Long.MAX_VALUE 的值。

• • 参数：

  • a - 舍入为 long 的浮点值。

  • 返回：

  • 舍入为最接近的 long 值的参数值。

  • 另请参见：

  • Long.MAX_VALUE, Long.MIN_VALUE

在实际的汇总运算中，需要灵活使用BigDecimal来保证运算的精度。