Java開發筆記(二十九)大整數BigInteger
早期的編程語言為了節約計算機的內存,給數字變量定義了各種存儲規格的數值類型,比如字節型byte只占用一個字節大小,短整型short占用兩個字節大小,整型int占用四個字節大小,長整型long占用八個字節大小。但是長整型也只能表達到負2的63次方~2的63次方-1,超出這個範圍的巨大整數,竟連long類型也放不下。何況現在不管手機還是電腦的內存都是以GB計量,因此原先錙銖計較幾個字節的數值類型便不合時宜了。為此Java又設計了一種大整數類型BigInteger,這個BigInteger能夠表示任意大小的整數,而不再局限於多少位的數值範圍。
乍看起來,BigInteger仿佛與Integer似曾相識,僅僅在類型開頭添加了“Big”字樣。事實上它倆個的類型設計有頗多異曲同工之處,二者的很多基本方法就是一模一樣,例如初始化賦值的valueOf方法、比較相等的equals方法,以及轉換為基本數字類型的幾個方法(包括byteValue、shortValue、intValue、longValue、floatValue、doubleValue等)。當然BigInteger要處理的可是超大整數,故而它的用法還是與Integer有所區別的,接下來一一介紹BigInteger特別的地方。
首先是如何對一個大整數變量進行初始化,前面介紹Integer的時候,提到Java代碼有三種給包裝變量賦值的方式,分別是使用等號直接賦給具體數字、調用valueOf方法進行賦值、通過關鍵字new創建指定數字的包裝變量。然而到了大整數BigInteger這裏,三種方式只剩下valueOf方法能夠對大整數變量初始化。
其次,包裝變量允許使用“+”、“-”、“*”、“/”、“%”等運算符進行四則運算,到了大整數變量這裏卻不能使用算術運算符,而要通過專門的計算方法才能開展運算。具體說來,大整數類型使用add方法取代了加法運算符“+”,使用subtract方法取代了減法運算符“-”,使用multiply方法取代了乘法運算符“*”,使用divide方法取代了除法運算符“/”,使用remainder方法取代了取余數運算符“%”,使用negate方法取代了負號運算符“-”,這些新方法的調用代碼示例如下:
// 生成一個指定數值的大整數變量 BigInteger nine = BigInteger.valueOf(9); BigInteger four = BigInteger.valueOf(4); // add方法用來替代加法運算符“+” BigInteger sum = nine.add(four); System.out.println("sum="+sum); // subtract方法用來替代減法運算符“-” BigInteger sub = nine.subtract(four); System.out.println("sub="+sub); // multiply方法用來替代乘法運算符“*” BigInteger mul = nine.multiply(four); System.out.println("mul="+mul); // divide方法用來替代除法運算符“/” BigInteger div = nine.divide(four); System.out.println("div="+div); // remainder方法用來替代取余數運算符“%” BigInteger remainder = nine.remainder(four); System.out.println("remainder="+remainder); // negate方法用來替代負號運算符“-” BigInteger neg = nine.negate(); System.out.println("neg="+neg);
再次,Java雖然提供了常用的數學函數庫Math,但是Math庫只能操作基本數字類型的變量,不能操作大數字類型的變量。因而BigInteger另外提供了abs方法和pow方法,分別用於求大數字變量的絕對值,以及求大數字變量的N次方。下面是大整數類型BigInteger調用這兩個方法的代碼例子:
// abs方法用來替代數學庫函數Math.abs BigInteger abs = nine.abs(); System.out.println("abs="+abs); // pow方法用來替代數學庫函數Math.pow BigInteger pow = nine.pow(2); System.out.println("pow="+pow);
總結一下,包裝數字類型相比基本數字類型,表達的數值範圍並沒有擴大,僅僅是調用方式上有所區別,可謂是換湯不換藥。而大數字類型真正解決了數值範圍的表達限制,並且完全取消了帶有明顯數學印記的算術運算符,這才形成了面向方法而非面向運算的編程風格。
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