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Java接口测试——数学二相关的类

Java工具类——数学相关的类

在上一篇文章中,我们系统学习了 Java 里面的包装类,那么这篇文章,我们就来学习一下Java提供好的类——数学相关的类。

一、数学类介绍

在最早期学习 Java 基础语法结构的时候,其实我们学习并了解了加减乘除这些算数运算符,有了这些运算符,我们就可以做一些简单的运算了,但是当我们需要做一些比较复杂的运算的时候,其实用这些运算符是很难去处理的(比如获取随机数等等)。其实数学类对于我们并不陌生,在学习 Java 基础的时候,你一定用过 Math 类的,这个其实就是我们最早期接触的一个数学类了,其实与数学相关的类还有 BigInteger 类、BigDecimal 类等等,下面这个表格将这三个类做了一个小的梳理总结:

数学类 所属包 继承关系
Math类 java.lang包,不需要导包 默认继承Object基类
BigInteger类 java.math包,需要导包 继承自Number类,实现了Serializable, Comparable接口
BigDecimal类 java.math包,需要导包 继承自Number类,实现了Serializable, Comparable接口

下面我们就对这三种类做一个详细的学习。

二、Math类

其实看源码我们看到,Math 这个类是 final 修饰的,意思就是不能让子类去继承的,只能使用这个类。

public final class Math {}

下面,我们来详细了解一下Math类

1、Math类构造方法

通过看源码,我们可以得知 Math 这个类的构造方法是私有的,也就是我们是不能创建对象的,为什么会这样设计呢,其实是因为 Math 类里面的属性和方法都是静态的( static 修饰)。

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

2、Math类常用的方法

  • abs()方法返回给定数的绝对值,方法提供了4个不同参数类型重载方法(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()方法返回大于或等于参数且等于一个数学整数的最小的双精度值,可以理解为向上取整。
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()方法返回最大的双精度值,该双精度值小于或等于参数,并且等于一个数学整数,可以理解为向下取整。
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()方法返回与参数最接近的整型数,四舍五入为正无穷,其实就是四舍五入的整数。
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,该方法提供了4个不同参数类型重载方法(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,该方法提供了4个不同参数类型重载方法(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,其中参数和返回值都是 double 类型的
System.out.println(Math.pow(3, 3));//27.0
System.out.println(Math.pow(3.2, 5));//335.5443200000001
  • random()方法生成一个 double 类型的随机数,范围是[ 0.0, 1.0),注意是左闭右开。
System.out.println(Math.random());//0.4128879706448445
System.out.println(Math.random());//0.9024029619163387
System.out.println(Math.random());//0.4265563513755902

三、BigInteger类

我们都知道,在基本数据类型里面,long型的取值范围是最大的,也就是8个字节,取值范围是-2的63次方到正的2的63次方减去1,当然,这个取值范围很大很大,在平时的开发中,我们其中只用到int类型的都基本够了,但是当我们存储的数据的长度超过了 long 型的长度时,我们该怎么存储呢?这时候,BigInteger 类就可以解决我们的问题。

BigInteger 顾名思义,其实就是叫大整数,也就是说只能存储整型的数,我们通过构造方法和常用方法来了解BigInteger 类。

1、构造方法

BigInteger 类有8个构造方法,其中有2个私有构造方法。8个构造方法分别是:

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、类中常用的方法

当我们想用这个类做四则运算的时候,是不是也可以直接加减乘除呢,比如下面这张图:

Java接口测试——数学二相关的类

通过上面这张图,BigInteger类直接做四则运算显然是不可以的,因为上面两个数是引用类型,而运算符只能对基本数据类型做运算。那么我们怎么做相应的四则运算呢?其实BigInteger类里面其实已经帮我们实现对应的方法,我们直接用实例化的的对象调用它就行了。比如下方的代码进行加减乘除:

 private static void test6() {
BigInteger num1 = new BigInteger("1111");
BigInteger num2 = new BigInteger("2222");
//加法
BigInteger add = num1.add(num2);
//减法
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类

与 BigInteger 类对应的是 BigDecimal 类,BigInteger 是处理整数的,而 BigDecimal 是处理小数的,Decimal 英文单词就是小数的意思,所以 BigDecimal 顾名思义就是大小数,处理大的小数的。如果一个小数超过了 double类型的取值范围,就需要用到 BigDecimal。

1、构造方法

BigDecimal 类的构造方法有很多,最常用的是以下四个:

public BigDecimal(double val) {
public BigDecimal(int val) {}
public BigDecimal(String val) {}
public BigDecimal(long val) {}

2、类中常用的方法

和 BigInteger 类一样,BigDecimal 也是不可以直接进行加减乘除的,加减乘除的方式和 BigInteger 处理方式一样,比如下面的代码对BigDecimal 进行四则运算:

private static void test7() {
BigDecimal num1 = new BigDecimal("1.23");
BigDecimal num2 = new BigDecimal("2.46");
//加法
BigDecimal add = num1.add(num2);
//减法
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
}

由于小数和整数不一样,小数经常涉及到精度的问题,所以 BigDecimal 里面也提供了方法来设置小数的精度,设置精度的方法有三个重载的方法:

public BigDecimal setScale(int newScale)
public BigDecimal setScale(int newScale, int roundingMode)
public BigDecimal setScale(int newScale, RoundingMode roundingMode)

这三个方法的第一个参数是设置保留小数点之后的位数,第二个参数是设置的模式(比如向上取整还是向下取整等等),设置四舍五入的模式有8种:


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;

下面我们就来对这其中4种模式的用法做一个详细的分析

  • ROUND_UP 模式

UP的意思就是向上的意思,可以理解为加的意思。比如我保留了三位小数,那么我不管你后面的小数值如何(除了0),我都给你加一,就相当于四舍五入的五入。比如下面这个代码,我保留3为小数,模式设置为ROUND_UP模式,那么如果最后一位是0,那么结果就是9.461,否则就是9.462

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

是一个舍位取值的概念,比如我保留了三位小数,那么我不管你后面的小数值如何,也不会四舍五入,就硬生生的的截断,相当于什么呢,就是我从小数点后面开始取三位,三位后面的都不要了。比如下面这个代码,我保留3为小数,模式设置为ROUND_DOWN模式,那么最后一位不管是什么(从0到9),最后的结果都是9.461

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

这个模式就是给定的数如果为正数,行为和ROUND_UP一样,如果为负数,行为和ROUND_DOWN一样 。

  • ROUND_FLOOR 模式

这个模式就是给定的数如果为正数,行为和ROUND_DOWN一样,如果为负数,行为和ROUND_UP一样

五、小结

以上就是我对数学相关类的总结以及个人的理解,如果有任何不清楚的,可以去看官方文档(API官方文档地址:https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/),其实,很多人都很排斥看源码和阅读官网文档,原因就是源码和阅读官网文档都是全英文的,解读起来很费时间;其实这是一种不好的学习方式,源码和阅读官网文档是最官方权威的第一手资料,也是最正确的,如果我们去网上看其他的相关解读,这也只能是他人的解读,而其他人的解读就代表了他对源码和阅读官网文档的个人理解,而这个理解是可能会有出入的,也就是可能会误导我们,所以我们一定要养成习惯去阅读源码和阅读官网文档,可能刚开始的确很慢,但是慢慢的就你的阅读速度和效率就会提高的。


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