Java中如何解决double和float精度不准的问题

我们知道浮点数是无法在计算机中准确表示的，例如0.1在计算机中只是表示成了一个近似值，因此，浮点数的运算结果具有不可预知性。

 

在进行数字运算时，如果有double或float类型的浮点数参与计算，偶尔会出现计算不准确的情况。如以下示例代码：

package ex;

public class BigDeciTest {
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(0.05+0.01);
        System.out.println(1.0-0.42);
        System.out.println(4.015*100);
        System.out.println(123.3/100);

    }
}

上述代码执行结果如下：

0.060000000000000005
0.5800000000000001
401.49999999999994
1.2329999999999999

在大多数情况下，使用double和float计算的结果是准确的，但是在一些精度要求很高的系统中，这种问题是非常严重的。

 

在《Effective Java》中提到一个原则，那就是float和double只能用来作科学计算或者是工程计算，但在商业计算中我们要用java.math.BigDecimal，通过使用BigDecimal类我们可以解决上述问题，实例代码如下：

package ex;

import java.math.*;

public class BigDecimalDemo {
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(ArithUtil.add(0.01, 0.05));
        System.out.println(ArithUtil.sub(1.0, 0.42));
        System.out.println(ArithUtil.mul(4.015, 100));
        System.out.println(ArithUtil.div(123.3, 100));
    }
}

class ArithUtil{
    private static final int DEF_DIV_SCALE=10;

    private ArithUtil(){}
    //精确的加法算法
    public static double add(double d1,double d2){
        BigDecimal b1=new BigDecimal(Double.toString(d1));
        BigDecimal b2=new BigDecimal(Double.toString(d2));
        return b1.add(b2).doubleValue();

    }
    //精确的减法算法
    public static double sub(double d1,double d2){
        BigDecimal b1=new BigDecimal(Double.toString(d1));
        BigDecimal b2=new BigDecimal(Double.toString(d2));
        return b1.subtract(b2).doubleValue();

    }
    //精确的乘法算法
    public static double mul(double d1,double d2){
        BigDecimal b1=new BigDecimal(Double.toString(d1));
        BigDecimal b2=new BigDecimal(Double.toString(d2));
        return b1.multiply(b2).doubleValue();

    }
    //相对精确的除法运算，当发生除不尽的情况时，精确到小数点以后10位
    public static double div(double d1,double d2){

        return div(d1,d2,DEF_DIV_SCALE);

    }
    //相对精确的除法运算，当发生除不尽的情况时，精确到小数点以后指定精度(scale)，再往后的数字四舍五入
    public static double div(double d1,double d2,int scale){
        if(scale<0){
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1=new BigDecimal(Double.toString(d1));
        BigDecimal b2=new BigDecimal(Double.toString(d2));
        return b1.divide(b2,scale,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();

    }

}

运行结果如下：

0.06
0.58
401.5
1.233

说明：

  虽然BigDecimal类的构造方法很多，但是我们只使用了带String类型的构造函数。

  1、BigDecimal（double val）：构造函数的结果有一定的不可预知性，比如 new BigDecimal(0.1)可能认为就是0.1，但是实际上可能等于0.10000000006642423，这是因为0.1无法准确地表示double

  2、BigDecimal（String val）：构造函数是完全可以预知的。 new BigDecimal("0.1")创建的BigDecimal，正好等于预期的0.1