Java正确比较浮点数的方法

2023-07-12 14:50:03 83

看下面这段代码，将d1和d2两个浮点数进行比较，输出的结果会是什么？

doubled1=.1*3;
doubled2=.3;
System.out.println(d1==d2);

按照正常逻辑来看，d1经过计算之后的结果应该是0.3，最后打印的结果应该是true，对吧？但是运行一下就会发现结果并不是true而是false。

输出一下d1，发现得到的答案不是想象中的0.3而是0.30000000000000004，所以和d2进行比较结果自然是false

如何正确地比较浮点数（单精度的float和双精度的double），不单单是Java特定的问题，在计算机的内存中，存储浮点数时使用的是IEEE754标准，就会有精度的问题。

存储和转换的过程中浮点数容易引起一些较小的舍入误差，正是这个原因，导致在比较浮点数的时候，不能使用“==”操作符——要求严格意义上的完全相等。

那么如何正确的比较浮点数呢？这里有两种方案。

第一种方案是允许两个值之间存在一点误差（指定一个阈值），使用Math.abs()方法来计算两个浮点数之间差异的绝对值，如果这个差异在阈值范围之内，我们就认为两个浮点数是相等的。

finaldoubleTHRESHOLD=.0001;

doubled1=.1*3;
doubled2=.3;

if(Math.abs(d1-d2)
Math.abs()方法用来返回double的绝对值，如果double小于0，则返回double的正值，否则返回double。也就是说，abs()后的结果绝对大于0，如果结果小于阈值（THRESHOLD），我们就认为d1和d2相等。

第二种方案是使用BigDecimal类，可以指定要舍入的模式和精度，这样就可以解决舍入的误差。

以使用BigDecimal类的compareTo()方法对两个数进行比较，该方法将会忽略小数点后的位数，怎么理解这句话呢？比如说2.0和2.00的位数不同，但它俩的值是相等的。
a.compareTo(b)如果a和b相等，则返回0，否则返回-1。

tips:不要使用equals()方法对两个BigDecimal对象进行比较，这是因为equals()方法会考虑位数，如果位数不同，则会返回false，尽管数学值是相等的。

BigDecimala=newBigDecimal("2.00");
BigDecimalb=newBigDecimal("2.0");

System.out.println(a.equals(b));
System.out.println(a.compareTo(b)==0);
上面的代码中a.equals(b)的结果就为false，因为2.00和2.0小数点后的位数不同，但a.compareTo(b)==0的结果就为true，因为2.00和2.0在数学层面的值的确是相等的。
compareTo()方法比较的过程非常严谨，源码如下：
privateintcompareMagnitude(BigDecimalval){
//Matchscales,avoidunnecessaryinflation
longys=val.intCompact;
longxs=this.intCompact;
if(xs==0)
return(ys==0)?0:-1;
if(ys==0)
return1;

longsdiff=(long)this.scale-val.scale;
if(sdiff!=0){
//Avoidmatchingscalesifthe(adjusted)exponentsdiffer
longxae=(long)this.precision()-this.scale;//[-1]
longyae=(long)val.precision()-val.scale;//[-1]
if(xaeyae)
return1;
if(sdiff<0){
//Thecasessdiff<=Integer.MIN_VALUEintentionallyfallthrough.
if(sdiff>Integer.MIN_VALUE&&
(xs==INFLATED||
(xs=longMultiplyPowerTen(xs,(int)-sdiff))==INFLATED)&&
ys==INFLATED){
BigIntegerrb=bigMultiplyPowerTen((int)-sdiff);
returnrb.compareMagnitude(val.intVal);
}
}else{//sdiff>0
//Thecasessdiff>Integer.MAX_VALUEintentionallyfallthrough.
if(sdiff<=Integer.MAX_VALUE&&
(ys==INFLATED||
(ys=longMultiplyPowerTen(ys,(int)sdiff))==INFLATED)&&
xs==INFLATED){
BigIntegerrb=val.bigMultiplyPowerTen((int)sdiff);
returnthis.intVal.compareMagnitude(rb);
}
}
}
if(xs!=INFLATED)
return(ys!=INFLATED)?longCompareMagnitude(xs,ys):-1;
elseif(ys!=INFLATED)
return1;
else
returnthis.intVal.compareMagnitude(val.intVal);
}
接下来，用BigDecimal来解决开头的问题。
BigDecimald1=newBigDecimal("0.1");
BigDecimalthree=newBigDecimal("3");
BigDecimald2=newBigDecimal("0.3");

d1=d1.multiply(three);

System.out.println("d1="+d1);
System.out.println("d2="+d2);
System.out.println(d1.compareTo(d2));
程序输出的结果如下：
d1=0.3
d2=0.3
0
d1和d2都为0.3，所以compareTo()的结果就为0，表示两个值是相等的。
总结一下，在遇到浮点数的时候，千万不要使用==操作符来进行比较，因为有精度问题。要么使用阈值来忽略舍入的问题，要么使用BigDecimal来替代double或者float。
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Java正确比较浮点数的方法

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