浮点数(double、float)的格式化问题及处理
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平时常会面临浮点数的格式处理问题,下面就举例说一说常见的问题及处理:
1,科学计数法问题
一个浮点数123456789.10,在打印的时候变成了1.234567891E8,处理起来很简单,如:
double d = 123456789.10;
System.out.println(d);//1.234567891E8
NumberFormat nf = NumberFormat.getNumberInstance();
nf.setGroupingUsed(false);
System.out.println(nf.format(d));//打印结果:123456789.10
使用NumberFormat的时候要setGroupingUsed(false),否则结果就会变成123,456,789.1。
再有直接转为BigDecimal更简便:
System.out.println(new BigDecimal(d));//打印结果:123456789.10
2,指定小数位的位数
指定浮点数1.010515的小数位的位数:
double d = 1.010515;
NumberFormat nf = NumberFormat.getNumberInstance();
nf.setMaximumFractionDigits(10);
System.out.println(nf.format(d));//打印结果:1.010515
nf.setMinimumFractionDigits(10);
System.out.println(nf.format(d));//打印结果:1.0105150000
使用NumberFormat格式化的时候可以设置最大和最小的小数位数,如果要求必须有多少位,就要将最大和最小位数保持一致了。
再有,转为BigDecimal也很简单,会自动补0:
System.out.println(new BigDecimal(d).setScale(10,BigDecimal.ROUND_HALF_UP));//打印结果:1.0105150000
使用BigDecimal的时候要选择舍入模式,接下来就说说这个问题。
3,四舍五入
接着看上面的例子,对1.010515进行小数位截取,进行四舍五入:
nf.setMaximumFractionDigits(3);
System.out.println(nf.format(d));//打印结果:1.011 四舍五入
nf.setMaximumFractionDigits(5);
System.out.println(nf.format(d));//打印结果:1.01052 四舍五入
不像BigDecimal,使用NumberFormat指定小数位的时候,不需要指定舍入方式,我们看到结果已经舍入了,但是我们将d+1,然后再看一下:
d = 2.010515;
nf.setMaximumFractionDigits(3);
System.out.println(nf.format(d));//打印结果:2.011 四舍五入
nf.setMaximumFractionDigits(5);
System.out.println(nf.format(d));//打印结果:2.01051 没有四舍五入
改变d的值后再进行小数位截取,会发现有的时候会四舍五入,有的时候不四舍五入,这时候就会想到指定舍入方式,NumberFormat 有很多舍入模式:UP、DOWN、CEILING、FLOOR、HALF_UP、HALF_DOWN、HALF_EVEN、UNNECESSARY,这些模式其实和BigDecimal的模式是一样的,NumberFormat的舍入模式就是对BigDecimal的做了一下封装,并没有什么不同,比如,RoundingMode.HALF_UP就等于BigDecimal.ROUND_HALF_UP,至于这么多模式我就不再多解释了,平时使用的时候根据实际的需求选择一种模式即可,对于我们平时理解的四舍五入对应的模式就是RoundingMode.HALF_UP,我们看代码:
nf.setRoundingMode(RoundingMode.HALF_UP);
System.out.println(nf.format(d));//打印结果:2.01051 没有四舍五入
是不是觉得奇怪,为什么没有四舍五入,换BigDecimal试一下:
System.out.println(new BigDecimal(d).setScale(5,BigDecimal.ROUND_HALF_UP));//打印结果:2.01051 没有四舍五入
还是没有四舍五入,再来试试下面的代码:
System.out.println(nf.format(BigDecimal.valueOf(d)));//打印结果:2.01052 成功了
System.out.println(BigDecimal.valueOf(d).setScale(5,BigDecimal.ROUND_HALF_UP));//打印结果:2.01052 成功了
哎?怎么又都成功了!呵呵,神不神奇,其实这就是下一个问题了(丢失精度)。
4,精度丢失
还是接着上面的例子说,对2.010515进行四舍五入的时候,只有最后一次的代码正确的对其进行了四舍五入的格式处理,关键在于BigDecimal.valueOf(d),将d转为了BigDecimal,但是不是随便转的:
System.out.println(nf.format(BigDecimal.valueOf(d))); //打印结果:2.01052 成功了
System.out.println(nf.format(new BigDecimal(d))); //打印结果:2.01051 失败
System.out.println(nf.format(new BigDecimal(String.valueOf(d)))); //打印结果:2.01052 又成功了
通过上边的代码可知,为了避免精度丢失,尽量将浮点数转为BigDecimal,并且,要使用BigDecimal.valueOf()函数,如果要用new函数,就要现将浮点数转为字符串,否则同样会丢失精度。
接下来我们还是继续上边的例子,我们对d*100进行四舍五入的操作:
nf.setMaximumFractionDigits(3);//保留三位小数
nf.setRoundingMode(RoundingMode.HALF_UP);//四舍五入
System.out.println(nf.format(BigDecimal.valueOf(d*100)));//打印结果:201.051 怎么又失败了
System.out.println(nf.format(new BigDecimal(String.valueOf(d*100)));//打印结果:201.051 失败
System.out.println(BigDecimal.valueOf(d*100).setScale(3,BigDecimal.ROUND_HALF_UP));//打印结果:201.051 使用BigDecimal同样失败
按照之前说的转为BigDecimal,但是还是出现错误,原因出在2.010515*100上,直接打印一下看看:
System.out.println(d*100);//打印结果:201.05149999999998,不是2.010515
结果精度丢失了,变成了201.05149999999998,所以上面的问题不是四舍五入的模式有bug,而是精度又丢失了,就相当于对201.05149999999998保留三位,四舍五入后就变成了201.051,而不是201.052,怎么解决?还是使用BigDecimal:
System.out.println(nf.format(BigDecimal.valueOf(d).multiply(BigDecimal.valueOf(100))));//打印结果:201.052 成功
通过BigDecimal运算函数来替换运算符,可以保证精度的不丢失,所以成功了,但是并不是所有的情况我们都能转化,比如d*100是作为double参数传递到我们的函数中的,我们无法干预函数之外的行为,怎么办?
对于上面的丢失精度问题,可以先判断一下小数位数,当超多12位的时候认为丢失精度了,先进行一次保留12位小数的四舍五入,然后再进行实际位数的四舍五入(不确定该方法是否通用):
nf.setMaximumFractionDigits(12);
BigDecimal bd = new BigDecimal(nf.format(BigDecimal.valueOf(d*100)));
nf.setMaximumFractionDigits(3);
System.out.println(nf.format(bd));//打印结果:201.052 达到目的
或者使用BigDecimal:
System.out.println(BigDecimal.valueOf(d*100).setScale(12,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).setScale(3,BigDecimal.ROUND_HALF_UP));//打印结果:201.052
5,正负号问题
两个浮点数相减,比如:0.0003-0.0005,取3位小数位:
NumberFormat nf = NumberFormat.getNumberInstance();
nf.setMaximumFractionDigits(3);
nf.setMinimumFractionDigits(nf.getMaximumFractionDigits());
System.out.println(nf.format(0.0003-0.0005));//打印结果:-0.000
System.out.println(BigDecimal.valueOf(0.0003-0.0005).setScale(3,BigDecimal.ROUND_HALF_UP));//0.000
NumberFormat的结果是-0.000,BigDecimal方式的结果是0.000
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