Java工具類——數學相關的類

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 里面的包裝類，那么這篇文章，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，其實我們學習并了解了加減乘除這些算數運算子，有了這些運算子，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復雜的運算的時候，其實用這些運算子是很難去處理的（比如獲取亂數等等），其實數學類對于我們并不陌生，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，下面這個表格將這三個類做了一個小的梳理總結：

下面我們就對這三種類做一個詳細的學習，

二、Math類

其實看原始碼我們看到，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 {}

下面，我們來詳細了解一下Math類

1、Math類構造方法

通過看原始碼，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物件的，為什么會這樣設計呢，其實是因為 Math 類里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（）方法回傳給定數的絕對值，方法提供了4個不同引數型別多載方法（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（）方法回傳大于或等于引數且等于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（）方法回傳最大的雙精度值，該雙精度值小于或等于引數，并且等于一個數學整數，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（）方法回傳與引數最接近的整型數，四舍五入為正無窮，其實就是四舍五入的整數，

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（）方法回傳最大值，該方法提供了4個不同引數型別多載方法（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）方法回傳最小值，該方法提供了4個不同引數型別多載方法（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）方法回傳 a 的 b 次方，其中引數和回傳值都是 double 型別的

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 型別的亂數，范圍是[ 0.0, 1.0)，注意是左閉右開，

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，在基本資料型別里面，long型的取值范圍是最大的，也就是8個位元組，取值范圍是-2的63次方到正的2的63次方減去1，當然，這個取值范圍很大很大，在平時的開發中，我們其中只用到int型別的都基本夠了，但是當我們存盤的資料的長度超過了 long 型的長度時，我們該怎么存盤呢？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，也就是說只能存盤整型的數，我們通過構造方法和常用方法來了解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，比如下面這張圖：

通過上面這張圖，BigInteger類直接做四則運算顯然是不可以的，因為上面兩個數是參考型別，而運算子只能對基本資料型別做運算，那么我們怎么做相應的四則運算呢？其實BigInteger類里面其實已經幫我們實作對應的方法，我們直接用實體化的的物件呼叫它就行了，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（取余）
    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型別的取值范圍，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，比如下面的代碼對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
}

由于小數和整數不一樣，小數經常涉及到精度的問題，所以 BigDecimal 里面也提供了方法來設定小數的精度，設定精度的方法有三個多載的方法：

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引數是設定保留小數點之后的位數，第二個引數是設定的模式（比如向上取整還是向下取整等等），設定四舍五入的模式有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;

下面我們就來對這其中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，那么我不管你后面的小數值如何（除了0），我都給你加一，就相當于四舍五入的五入，比如下面這個代碼，我保留3為小數，模式設定為ROUND_UP模式，那么如果最后一位是0，那么結果就是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，那么我不管你后面的小數值如何，也不會四舍五入，就硬生生的的截斷，相當于什么呢，就是我從小數點后面開始取三位，三位后面的都不要了，比如下面這個代碼，我保留3為小數，模式設定為ROUND_DOWN模式，那么最后一位不管是什么（從0到9），最后的結果都是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，可以去看官方檔案（API官方檔案地址：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/），其實，很多人都很排斥看原始碼和閱讀官網檔案，原因就是原始碼和閱讀官網檔案都是全英文的，解讀起來很費時間；其實這是一種不好的學習方式，原始碼和閱讀官網檔案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原始碼和閱讀官網檔案的個人理解，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原始碼和閱讀官網檔案，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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標籤：Linux

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