【Java基础教程】（三十六）常用类库篇 · 第六讲：数学运算类——全面讲解Java数学计算支持类库，BigDecimal、Math、Random、DecimalFormat...~

2024-02-26 1348阅读

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Java基础教程之常用类库 · 数学运算类

1️⃣ 概念

🔍 数学运算类汇总
2️⃣ 优势和缺点
3️⃣ 使用

3.1 各数学计算支持类使用案例
3.2 Math类
3.3 BigDecimal类
3.4 Random类
3.5 DecimalFormat类
4️⃣ 应用场景
5️⃣ 使用技巧
🌾 总结

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1️⃣ 概念

在现代软件开发中，数学计算是不可或缺的一部分。为了满足企业及开发人员对数学运算的需求，Java 提供了一系列强大而丰富的数学计算相关类，其中包括Math、Random、BigDecimal等等。这些类旨在提供高度精确和可靠的数学操作，使开发人员能够处理任何规模和复杂度的定量问题。

🔍 数学运算类汇总

将Java中所有用于表示数学计算支持的类汇总，罗列如下表：

类名	描述
Math	提供常用数学函数和运算符实现
BigDecimal	支持高精度任意精度定点数计算
BigInteger	支持高精度任意精度整数计算
StrictMath	与Math类提供相同的方法，使用非严格浮点数语义
Random	生成伪随机数序列
DecimalFormat	格式化数字输出
MathContext	提供精确的数学运算上下文环境

以上这些类在Java中提供了广泛的数学计算支持。它们可以执行各种数值计算和操作，包括三角函数、指数、对数、幂、绝对值、最大值、最小值等。

BigDecimal 和 BigInteger 类具有处理任意精度整数和定点数计算的能力，而 Random 类用于生成伪随机数。DecimalFormat 则用来格式化数字输出，MathContext 提供了精确的数学运算环境。这些类在各种场景下发挥重要作用，让开发人员能够进行精确和高效的数学计算。

在本文中，主要介绍最常用的Math 、BigDecimal、Random等类的使用及操作方式等相关知识。而其他类的详细操作方法API等信息，由于篇幅原因本文不再做更多介绍，感兴趣的朋友可私信我一起交流。

Math 类是 Java 中的一个常见工具类，提供了许多静态方法来执行数学运算。它支持三角函数、指数、对数、幂、绝对值、最大值、最小值等常用运算。Math 类使用基本的浮点数运算，适用于大多数简单的数学计算。
BigDecimal 类是 Java 中用于执行精确任意精度定点数计算的类。它可以处理极大和极小的数值，并提供高精度的计算结果。相比于 Math 类中的浮点数运算，BigDecimal 可以保证运算结果的精度和准确性；

Random类：用于生成伪随机数。它的设计目标是以可预测性和均匀分布性为基础，提供一种可靠的随机数生成方式。

2️⃣ 优势和缺点

Math 类

优点：静态方法方便直接调用，不需要实例化对象；封装了常见的数学运算，提供了简便的操作。

缺点：基于基本浮点数运算，可能导致精度损失，所以不适用于高精度计算。

BigDecimal 类

优点：提供任意精度的计算，避免了浮点数运算导致的精度损失；支持基本的算术运算、指数运算等功能。

缺点：内存占用较大，运算速度比基本数据类型慢。

Random 类

优点：提供了一系列方法来生成随机数，其使用简单而直观。在一般情况下，随机数生成速度相对较快，适用于大多数应用场景。

缺点：生成的随机数序列实际上是一个确定性的算法产生的，因此完全依赖于初始种子值。如果种子值不足够随机，可能会导致生成的随机数序列呈现明显可预测的模式；生成的随机数序列不适合用于加密或安全目的。

3️⃣ 使用

3.1 各数学计算支持类使用案例

下面是一个示例程序，演示了如何使用Java中的一些数学计算支持类，包括：Math类、BigDecimal类、BigInteger类、Random类、DecimalFormat类、StrictMath类、MathContext类。代码都有解释说明，以便更好地理解其用法和功能：

import java.math.BigDecimal;
import java.math.BigInteger;
import java.math.MathContext;
import java.text.DecimalFormat;
import java.util.Random;
public class MathSupportExample {
    public static void main(String[] args) {
        // Math 类示例
        double squareRoot = Math.sqrt(16); // 计算平方根，结果为 4.0
        System.out.println("Square root: " + squareRoot);
        double power = Math.pow(2, 5); // 计算指数，结果为 32.0
        System.out.println("Power: " + power);
        int absValue = Math.abs(-10); // 计算绝对值，结果为 10
        System.out.println("Absolute value: " + absValue);
        double randomNum = Math.random(); // 生成介于 [0,1) 的随机浮点数
        System.out.println("Random number: " + randomNum);
        // BigDecimal 类示例
        BigDecimal bigDecimal1 = new BigDecimal("10");
        BigDecimal bigDecimal2 = new BigDecimal("3");
        BigDecimal sum = bigDecimal1.add(bigDecimal2); // 相加，结果为 13
        System.out.println("Sum: " + sum);
        // BigInteger 类示例
        BigInteger bigInteger1 = new BigInteger("10");
        BigInteger bigInteger2 = new BigInteger("3");
        BigInteger product = bigInteger1.multiply(bigInteger2); // 相乘，结果为 30
        System.out.println("Product: " + product);
        // Random 类示例
        Random random = new Random();
        int randInt = random.nextInt(100); // 生成 [0, 100) 范围内的随机整数
        System.out.println("Random integer: " + randInt);
        // DecimalFormat 类示例
        DecimalFormat decimalFormat = new DecimalFormat("#0.00");
        double value = 3.14159265;
        String formattedValue = decimalFormat.format(value); // 格式化数字为指定格式
        System.out.println("Formatted value: " + formattedValue);
        // StrictMath 类示例
        double sinValue = StrictMath.sin(Math.PI / 2); // 计算正弦值，结果为 1.0
        System.out.println("Sine value: " + sinValue);
        double expValue = StrictMath.exp(1); // 计算e的指数幂，结果为 2.718281828459045
        System.out.println("Exponential value: " + expValue);
        double maxNum = StrictMath.max(10, 5); // 比较两个数，返回较大值，结果为 10
        System.out.println("Maximum number: " + maxNum);
        // MathContext 类示例
        BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal("3.14159265359");
        MathContext mathContext = new MathContext(4); // 设置精确度为4位
        BigDecimal roundedValue = bigDecimal.round(mathContext); // 四舍五入至指定精确度，结果为 3.142
        System.out.println("Rounded value: " + roundedValue);
        
    }
}

此示例程序演示了如何使用Math类进行数学运算、BigDecimal和BigInteger类进行高精度计算、Random类生成伪随机数、DecimalFormat类格式化输出。

还展示了如何使用StrictMath类提供与Math类相同的方法，但使用非严格浮点数语义，如计算正弦值、指数函数和比较两个数。如何使用MathContext类来控制BigDecimal对象的精度。

运行结果如下：

Square root: 4.0
Power: 32.0
Absolute value: 10
Random number: 0.15580789544457363
Sum: 13
Product: 30
Random integer: 23
Formatted value: 3.14
Sine value: 1.0
Exponential value: 2.7182818284590455
Maximum number: 10.0
Rounded value: 3.142

3.2 Math类

Math类是Java中一个常用且便捷的数学支持类，它提供了基本的数学运算和常量，可以满足大多数的数学计算需求。

下面是Java的Math类中的全部操作方法API的简要介绍，以表格形式列举如下：

方法	描述
random()	返回一个[0, 1)范围内的随机浮点数
round(float a)	返回一个浮点数四舍五入为最接近的整数
round(double a)	返回一个双精度浮点数四舍五入为最接近的整数
ceil(double a)	返回大于或等于给定浮点数的最小整数
floor(double a)	返回小于或等于给定浮点数的最大整数
max(int a, int b)	返回两个整数中较大的那个值（方法重载，还支持操作：长整数、浮点数）
min(int a, int b)	返回两个整数中较小的那个值（方法重载，还支持操作：长整数、浮点数）
—	—
abs(int a)	返回一个整数的绝对值（方法重载，还支持操作：长整数、浮点数）
exp(double a)	返回指数函数 e x e^x ex 的值
log(double a)	返回一个数的自然对数（以e为底）
pow(double a, double b)	返回一个数的指定次幂
sqrt(double a)	返回一个数的平方根
—	—
sin(double a)	返回一个角度的正弦函数值
cos(double a)	返回一个角度的余弦函数值
tan(double a)	返回一个角度的正切函数值
asin(double a)	返回一个角度的反正弦函数值
acos(double a)	返回一个角度的反余弦函数值
atan(double a)	返回一个角度的反正切函数值
toDegrees(double angrad)	将弧度转换为角度
toRadians(double angdeg)	将角度转换为弧度
—	—
ulp(float f)	返回浮点数的最小单位
ulp(double d)	返回双精度浮点数的最小单位

下面是一个示例程序，演示了如何使用Math类中的一些方法：

import java.util.Random;
public class MathExample {
    public static void main(String[] args) {
        // random()
        double randomValue = Math.random(); // 生成[0,1)范围内的随机浮点数
        System.out.println("Random value: " + randomValue);
        // round(double a)
        double roundedValue = Math.round(3.7); // 四舍五入为最接近的整数，结果为4
        System.out.println("Rounded value: " + roundedValue);
        // ceil(double a)
        double ceilValue = Math.ceil(3.2); // 返回大于或等于给定浮点数的最小整数，结果为4
        System.out.println("Ceil value: " + ceilValue);
        // floor(double a)
        double floorValue = Math.floor(3.8); // 返回小于或等于给定浮点数的最大整数，结果为3
        System.out.println("Floor value: " + floorValue);
        // max(int a, int b)
        int maxValue = Math.max(10, 7); // 返回两个整数中较大的那个值，结果为10
        System.out.println("Max value: " + maxValue);
        // min(int a, int b)
        int minValue = Math.min(5, 3); // 返回两个整数中较小的那个值，结果为3
        System.out.println("Min value: " + minValue);
        
        // abs(int a)
        int absoluteValue = Math.abs(-10); // 返回一个整数的绝对值，结果为10
        System.out.println("Absolute value: " + absoluteValue);
        // exp(double a)
        double exponentialValue = Math.exp(1); // 计算e的指数幂，结果为2.718281828459045
        System.out.println("Exponential value: " + exponentialValue);
        // log(double a)
        double logarithm = Math.log(Math.E); // 返回一个数的自然对数（以e为底），结果为1.0
        System.out.println("Logarithm value: " + logarithm);
        // pow(double a, double b)
        double power = Math.pow(2, 3); // 返回一个数的指定次幂，结果为8.0
        System.out.println("Power value: " + power);
        // sqrt(double a)
        double squareRoot = Math.sqrt(25); // 返回一个数的平方根，结果为5.0
        System.out.println("Square root value: " + squareRoot);
        // sin(double a)
        double sineValue = Math.sin(Math.PI / 6); // 返回一个角度的正弦函数值，结果为0.5
        System.out.println("Sine value: " + sineValue);
        // asin(double a)
        double arcsineValue = Math.asin(0.5); // 返回一个角度的反正弦函数值，结果为0.5235987755982989
        System.out.println("Arcsine value: " + arcsineValue);
        // toDegrees(double angrad)
        double degrees = Math.toDegrees(Math.PI / 4); // 将弧度转换为角度，结果为45.0
        System.out.println("Degrees value: " + degrees);
        // toRadians(double angdeg)
        double radians = Math.toRadians(90); // 将角度转换为弧度，结果为1.5707963267948966
        System.out.println("Radians value: " + radians);
        
        // ulp(float f)
        float ulpValueFloat = Math.ulp(1.23f); // 返回浮点数的最小单位，结果为1.1920929E-7
        System.out.println("Ulp value (float): " + ulpValueFloat);
        // ulp(double d)
        double ulpValueDouble = Math.ulp(1.23); // 返回双精度浮点数的最小单位，结果为2.220446049250313E-16
        System.out.println("Ulp value (double): " + ulpValueDouble);
    }
}

这个示例程序演示了如何使用Math类中的各种方法。它包括生成随机数、数值舍入四舍五入、向上取整和向下取整、比较两个数的大小、计算绝对值、指数函数、对数、幂函数、平方根、三角函数（正弦、反正弦）、角度和弧度之间的转换、浮点数最小单位等操作。这些方法可以在各种数学计算场景中使用，以满足不同的需求。

运行结果如下：

Random value: 0.7044894178514141
Rounded value: 4.0
Ceil value: 4.0
Floor value: 3.0
Max value: 10
Min value: 3
Absolute value: 10
Exponential value: 2.718281828459045
Logarithm value: 1.0
Power value: 8.0
Square root value: 5.0
Sine value: 0.49999999999999994
Arcsine value: 0.5235987755982989
Degrees value: 45.0
Radians value: 1.5707963267948966
Ulp value (float): 1.1920929E-7
Ulp value (double): 2.220446049250313E-16

3.3 BigDecimal类

BigDecimal类是Java中用于精确计算的高精度数值运算类。它提供了基本的数学运算操作，比如加法、减法、乘法、除法、取余、幂等等。在大数据计算和金融应用等场景中，BigDecimal类可以保证计算结果的精确性和准确性。

下面是BigDecimal类中的全部操作方法API的汇总介绍：

方法	描述
add(BigDecimal augend)	将此BigDecimal与指定BigDecimal相加
subtract(BigDecimal subtrahend)	从此BigDecimal中减去指定BigDecimal
multiply(BigDecimal multiplicand)	将此BigDecimal与指定BigDecimal相乘
divide(BigDecimal divisor)	将此BigDecimal除以指定BigDecimal
remainder(BigDecimal divisor)	返回此BigDecimal除以指定BigDecimal的余数
pow(int n)	返回此BigDecimal的n次幂
setScale(int newScale, RoundingMode roundingMode)	将此BigDecimal的标度设置为指定值，并进行舍入操作
abs()	返回此BigDecimal的绝对值
negate()	返回此BigDecimal的相反数
compareTo(BigDecimal val)	将此BigDecimal与指定BigDecimal进行比较，返回一个负整数、零或正整数
equals(Object x)	检查此BigDecimal是否与指定对象相等
toString()	将此BigDecimal转化为String

下面是一个示例程序，演示了如何使用BigDecimal类中的各个方法：

import java.math.BigDecimal;
import java.math.RoundingMode;
public class BigDecimalExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建BigDecimal实例
        BigDecimal num1 = new BigDecimal("10.50");
        BigDecimal num2 = new BigDecimal("5.25");
        // add(BigDecimal augend)
        BigDecimal sum = num1.add(num2); // 将num1与num2相加
        System.out.println("Sum: " + sum);
        // subtract(BigDecimal subtrahend)
        BigDecimal difference = num1.subtract(num2); // 从num1中减去num2
        System.out.println("Difference: " + difference);
        // multiply(BigDecimal multiplicand)
        BigDecimal product = num1.multiply(num2); // 将num1与num2相乘
        System.out.println("Product: " + product);
        // divide(BigDecimal divisor)
        BigDecimal quotient = num1.divide(num2, 2, RoundingMode.HALF_UP); // 将num1除以num2（结果保留两位小数）
        System.out.println("Quotient: " + quotient);
        // remainder(BigDecimal divisor)
        BigDecimal remainder = num1.remainder(num2); // 返回num1除以num2的余数
        System.out.println("Remainder: " + remainder);
        // pow(int n)
        BigDecimal power = num1.pow(3); // 计算num1的3次幂
        System.out.println("Power: " + power);
        // setScale(int newScale, RoundingMode roundingMode)
        BigDecimal scaledNum = num1.setScale(2, RoundingMode.HALF_UP); // 将num1的小数位数设置为2并进行四舍五入
        System.out.println("Scaled number: " + scaledNum);
        // abs()
        BigDecimal absoluteValue = num1.abs(); // 获取num1的绝对值
        System.out.println("Absolute value: " + absoluteValue);
        // negate()
        BigDecimal negatedValue = num1.negate(); // 获取num1的相反数
        System.out.println("Negated value: " + negatedValue);
        // compareTo(BigDecimal val)
        int comparisonResult = num1.compareTo(num2); // 比较num1和num2的大小关系
        if (comparisonResult == 0) {
            System.out.println("Both numbers are equal");
        } else if (comparisonResult  
这个示例程序演示了如何使用BigDecimal类中的各个方法。它包括创建BigDecimal实例、加法、减法、乘法、除法、取余、幂、精度设置、绝对值、相反数、比较大小、检查相等性以及转换为字符串等操作。BigDecimal类提供了更精确和可靠的数值计算功能，适用于需要处理大数值或进行高精度计算的场景。 
运行结果如下： 
Sum: 15.75
Difference: 5.25
Product: 55.1250
Quotient: 2.00
Remainder: 0.00
Power: 1157.625000
Scaled number: 10.50
Absolute value: 10.50
Negated value: -10.50
Number 1 is greater than Number 2
Is equal? false
String value: 10.50
 

3.4 Random类 
Random类用于生成随机数。它提供了多个生成随机整数、浮点数和字节数组的方法。种子是控制随机数序列的起始点，可以通过 setSeed(long seed) 方法设置。使用Random类可以生成不同范围内的随机整数和浮点数，并进行随机选择。它在各种需要随机性的应用中很有用，如游戏、模拟和密码学等领域。 
下面是Java的Random类中的全部操作方法API的汇总介绍：

方法	描述
nextInt()	返回一个随机的int类型整数
nextInt(int origin, int bound)	返回一个介于origin（包括）和bound（不包括）之间的int类型整数
nextDouble()	返回一个随机的double类型浮点数
nextBytes(byte[] bytes)	生成随机的字节数组并将其放入指定的字节数组中
setSeed(long seed)	设置此Random对象的种子

下面是一个示例程序，演示了如何使用Random类中的各个方法：

import java.util.Random;
import java.util.Arrays;
public class RandomExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建Random实例
        Random random = new Random();
        // nextInt()
        int randomNumber = random.nextInt(); // 生成一个随机的int类型整数
        System.out.println("Random number: " + randomNumber);
        // nextInt(int origin, int bound)
        int rangeNumber = random.nextInt(10); // 生成一个介于0（包括）和10（不包括）之间的int类型整数
        System.out.println("Range number: " + rangeNumber);
        // nextDouble()
        double randomDouble = random.nextDouble(); // 生成一个随机的double类型浮点数
        System.out.println("Random double: " + randomDouble);
        // nextBytes(byte[] bytes)
        byte[] byteArray = new byte[5];
        random.nextBytes(byteArray); // 生成随机的字节数组并将其放入指定的字节数组中
        System.out.println("Random bytes: " + Arrays.toString(byteArray));
        // setSeed(long seed)
        random.setSeed(12L); // 设置Random对象的种子为12L
        long seededRandom1 = random.nextLong(); // 使用种子生成一个随机的long类型整数
        System.out.println("Seeded random1: " + seededRandom1);
        random.setSeed(12L);
        long seededRandom2 = random.nextLong(); // 使用种子生成一个随机的long类型整数
        System.out.println("Seeded random2: " + seededRandom2);
    }
}

这个示例程序演示了如何使用Random类中的各个方法。它包括创建Random实例、生成随机整数、生成指定范围内的随机整数、生成随机浮点数、生成随机字节数组以及设置种子等操作。Random类提供了生成伪随机数的能力，可以在需要随机性的场景中使用，如游戏、模拟和密码学等。

运行结果如下：

Random number: -1803381675
Range number: 1
Random double: 0.8991983917654687
Random bytes: [103, -55, -4, -16, 122]
Seeded random1: -4982598272866526024
Seeded random2: -4982598272866526024

🔍 如何理解 setSeed(long seed)方法，种子(seed)是什么？

在计算机编程中，Random类用于生成伪随机数。为了生成随机数，Random对象需要一个起始点，这个起始点就是种子(seed)。种子是一个初始值，它作为随机数生成算法的输入，并决定了生成的随机数序列。

Random对象使用确定性算法根据种子(seed)生成随机数。当传入相同的种子，Random对象将产生相同的随机数序列。这意味着如果设置了相同的种子，那么每次调用生成随机数的方法时都会得到相同的预测性结果。

通过设置不同的种子(seed)，我们可以获得不同的随机数序列。通常情况下，我们可以使用当前时间作为种子值，以确保每次程序执行时都会生成不同的随机数序列。但有时候，我们希望具有可重现性，即使在不同的执行环境中也可以生成相同的随机数序列，这时可以手动设置种子为特定的值。

总结来说，种子(seed)是Random对象生成随机数的起始点，不同的种子会生成不同的随机数序列。

3.5 DecimalFormat类

DecimalFormat类中的操作方法可以帮助我们自定义数字格式，并进行数字格式化操作，如设置小数位数、设置前缀和后缀符号以及设置取整模式等。

下表是Java的DecimalFormat类的全部操作方法API：

方法签名	描述
DecimalFormat()	创建一个DecimalFormat对象，默认使用的格式样式与默认语言环境相关
DecimalFormat(String pattern)	用给定的模式创建一个DecimalFormat对象
applyLocalizedPattern(String pattern)	根据本地化约定将给定的模式应用于格式器
applyPattern(String pattern)	将给定的模式应用于格式器
format(double number)	格式化给定的数字，返回一个字符串结果
getMaximumFractionDigits()	返回此格式器用于格式化小数部分的最大位数
getMinimumFractionDigits()	返回此格式器用于格式化小数部分的最小位数
getNegativePrefix()	返回负数前缀的字符串
getNegativeSuffix()	返回负数后缀的字符串
getPositivePrefix()	返回正数前缀的字符串
getPositiveSuffix()	返回正数后缀的字符串
setMaximumFractionDigits(int newValue)	设置此格式器用于格式化小数部分的最大位数
setMinimumFractionDigits(int newValue)	设置此格式器用于格式化小数部分的最小位数
setNegativePrefix(String newValue)	设置负数前缀的字符串
setNegativeSuffix(String newValue)	设置负数后缀的字符串
setPositivePrefix(String newValue)	设置正数前缀的字符串
setPositiveSuffix(String newValue)	设置正数后缀的字符串
setRoundingMode(RoundingMode mode)	设置四舍五入模式

下面是一个示例程序，演示如何使用上述每个DecimalFormat类的方法：

import java.text.DecimalFormat;
import java.math.RoundingMode;
public class DecimalFormatExample {
    public static void main(String[] args) {
        double number = 12345.12345678;
        // 创建一个DecimalFormat对象，默认使用的格式样式与默认语言环境相关
        DecimalFormat df1 = new DecimalFormat();
        System.out.println(df1.format(number));
        // 用给定的模式创建一个DecimalFormat对象
        DecimalFormat df2 = new DecimalFormat("#,###.00");
        System.out.println(df2.format(number));
        // 将给定的模式应用于格式器
        df1.applyPattern("0.##");
        System.out.println(df1.format(number));
        // 根据本地化约定将给定的模式应用于格式器
        df2.applyLocalizedPattern("#.###");
        System.out.println(df2.format(number));
        // 设置此格式器用于格式化小数部分的最大位数
        int maxFractionDigits = 5;
        df1.setMaximumFractionDigits(maxFractionDigits);
        System.out.println(df1.format(number));
        
        // 设置此格式器用于格式化小数部分的最小位数
        double tempNumber = 666;
        int minFractionDigits = 1;
        df2.setMinimumFractionDigits(minFractionDigits);
        System.out.println(df2.format(tempNumber));
        // 返回此格式器用于格式化小数部分的最大位数
        int maxDigits1 = df1.getMaximumFractionDigits();
        System.out.println("Maximum fraction digits for df1: " + maxDigits1);
        // 返回此格式器用于格式化小数部分的最小位数
        int minDigits2 = df2.getMinimumFractionDigits();
        System.out.println("Minimum fraction digits for df2: " + minDigits2);
        // 设置负数前缀的字符串
        df1.setNegativePrefix("(-)");
        // 设置负数后缀的字符串
        df1.setNegativeSuffix(" NEGATIVE");
        // 设置正数前缀的字符串
        df1.setPositivePrefix("+");
        // 设置正数后缀的字符串
        df1.setPositiveSuffix(" POSITIVE");
        // 设置四舍五入模式
        df1.setRoundingMode(RoundingMode.HALF_UP);
        // 格式化给定的数字，返回一个字符串结果
        String formattedNumber1 = df1.format(number);
        number = -1234.123456;
        String formattedNumber2 = df1.format(number);
        System.out.println("Formatted number using df1: " + formattedNumber1);
        System.out.println("Formatted number using df1: " + formattedNumber2);
    }
}

程序运行结果如下：

12,345.123
12,345.12
12345.12
12345.123
12345.12346
666.0
Maximum fraction digits for df1: 5
Minimum fraction digits for df2: 1
Formatted number using df1: +12345.12346 POSITIVE
Formatted number using df1: (-)1234.12346 NEGATIVE

4️⃣ 应用场景

Java 的数学计算相关类可广泛应用于各种场景，包括但不限于：

科学计算和统计分析；
金融领域的复杂计算（如货币交易、税务计算）；
游戏开发中的碰撞检测、物理模拟等；
图像处理中的几何变换、滤波等。
注意：
使用时注意需要结合具体业务场景要求选择合适的精度和运算方式，避免精度丢失和错误结果。
当涉及处理精确货币计算时，务必使用 BigDecimal 类以避免舍入误差。

5️⃣ 使用技巧
1. BigDecimal类
  BigDecimal类用于进行高精度的数学计算，提供了精确的数字操作。它适用于需要精确计算、处理货币等涉及小数位数较多或要求高精度的场景。使用技巧：
  - 创建BigDecimal对象时，可以使用字符串或基本数据类型作为参数传入构造函数。避免使用双精度浮点数或浮点字面值来创建对象，以免精度丢失；
  - 使用BigDecimal的方法执行数学运算时，例如add、subtract等。注意使用对应的方法进行除法运算时，指定精确的舍入规则(RoundingMode)；
  - 避免使用doubleValue方法将对象转换为双精度浮点数，因为这可能导致精度损失。尽量保持结果在BigDecimal类型中进行处理。
  - Math类
    Math类提供了很多数学计算相关的静态方法，可用于执行各种数学计算操作。使用技巧：
    - 尽量避免多次调用Math类中的复杂计算方法，因为其底层可能会执行较慢。如果需要重复使用某个计算结果，可以将其保存在变量中，避免重复计算；
    - 注意Math类中的一些常量（如PI和E），可以通过静态字段直接访问，避免重复计算或调用一个方法来获取常量的值。
    - Random类
      Random类用于生成伪随机数。使用技巧：
      - 想要生成特定范围内的随机数，使用nextInt、nextDouble等方法，并根据需要进行线性变换或缩放操作；
      - 尽量避免在频繁循环或大量生成随机数的场景中创建新的对象。可以将对象声明为全局变量，以便多次使用同一个对象；
      - 在创建Random对象时，建议将种子(seed)设置为当前时间的毫秒数，以获得较好的随机性。
      - DecimalFormat类
        DecimalFormat类用于格式化数字。通过指定模式(pattern)和相关设置，可以自定义数字的显示方式，包括小数位数、千分位分隔符、前缀后缀等。使用技巧：
        
        对于重复使用相同模式的情况，避免每次都重新创建DecimalFormat对象。建议将对象声明为静态变量，以便多次重用；
        注意设置适当的舍入模式(RoundingMode)来控制格式化后的数字舍入规则，以满足需要的精确度和准确性要求。
以上是关于几个常用的Java数学计算类库的基本使用和一些优化技巧。根据具体的需求和情境，可以进一步了解它们的详细功能和更多用法，并根据实际情况进行调整和优化代码。

🌾 总结

Java 的数学计算相关类提供了强大的数学运算和操作功能。开发人员可以根据实际需求，选择适当的类来执行简单或高精度的数学计算。但在使用过程中，需要注意选择合适的精度、性能优化和避免误差等问题。通过熟悉这些类的特性与用法，并灵活运用，我们能够更好地利用 Java 提供的数学计算能力解决实际问题。

📑 本文源码下载地址

Java的数学运算处理类讲解代码（BigDecimal、Math、Random、DecimalFormat类全部操作方法API）

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【Java基础教程】（三十六）常用类库篇 · 第六讲：数学运算类——全面讲解Java数学计算支持类库，BigDecimal、Math、Random、DecimalFormat...~

Java基础教程之常用类库 · 数学运算类

1️⃣ 概念

🔍 数学运算类汇总

2️⃣ 优势和缺点

3️⃣ 使用

3.1 各数学计算支持类使用案例

3.2 Math类

3.3 BigDecimal类

3.5 DecimalFormat类

4️⃣ 应用场景

5️⃣ 使用技巧

🌾 总结

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