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Java中的浮点数比较

Java中的浮点数比较

作者: jiangmo | 来源:发表于2018-02-08 10:30 被阅读100次
    System.out.println(0.1d == 0.1f);  
    

    返回:false
    原因:精度丢失,比较结果是不对的。
    底层原理是什么呢,我们来看看:

    类型升级(type promotion)

    java中的几种原生的数值类型进行==或!=等比较运算时,如果运算符两边的数值类型不同,则首先会进行类型升级(type promotion),规则如下:

    • 如果运算符任意一方的类型为double,则另一方会转换为double
    • 否则,如果运算符任意一方的类型为float,则另一方会转换为float
    • 否则,如果运算符任意一方的类型为long,则另一方会转换为long
    • 否则,两边都会转换为int

    上面那个例子,float首先会被升级为double,然后执行浮点数相等比较。那为什么会返回flase呢?

    舍入误差(round-off error)

    根据IEEE 754,单精度的float是32位,双精度的double为64位,如下图:


    其中,第一部分(s)为符号位,第二部分(exponent)为指数位,第三部分(mantissa)为基数部分。 这是科学计数法的二进制表示。

    那么,既然位数是固定的,要表示像 1/3=0.3333333333333...或者pi=3.1415926..... 这样的无限循环小数,就变得不可能了。

    根据规范,则需要将不能标识的部分舍掉。

    第二,还与10进制不同的是,二进制对于一些有限的小数,也不能精确的标示。比如像0.1这样的小数,用二进制也无法精确表示。所以,也需要舍掉。

    关于0.1无法用二进制精确表示,可以参见文章: http://en.wikipedia.org/wiki/Floating_point

    科学计数法及浮点数的二进制表示

    254可以有但不仅仅有以下几种表示:


    但是如果基数是2,需要怎么转换呢?

    单精度转换为双精度会发生什么

    单精度浮点数0.1表示成二进制会是什么样子的:
    System.out.println(Integer.toBinaryString(Float.floatToIntBits(0.1f)));
    结果是:111101110011001100110011001101
    然后,双精度的浮点数0.1的二进制会是什么样子呢:

    System.out.println(Long.toBinaryString(Double.doubleToLongBits(0.1d)));

    结果是:11111110111001100110011001100110011001100110011001100110011010
    然后,在比较float==double的时候,首先,会将float进行类型升级,得到的新的double 的值会是什么样子:
    System.out.println(Long.toBinaryString(Double.doubleToLongBits(0.1f)));
    结果是:11111110111001100110011001100110100000000000000000000000000000

    经过转换后的double的值已经和直接赋值的double的值不相等了。所以这样用==比较返回的值是false

    System.out.println(Integer.toBinaryString(Float.floatToIntBits(0.1f)));  
    System.out.println(Long.toBinaryString(Double.doubleToLongBits(0.1d)))  
    System.out.println(Long.toBinaryString(Double.doubleToLongBits(0.1f)));
    

    在进行浮点数比较的时候,主要需要考虑3个因素

    • NaN
    • 无穷大/无穷小
    • 舍入误差

    在要求精确的场合,请使用BigDecimal

    根据需要自行判断

    Math.abs(a-b) 判断精度范围

    ==、equal、compareTo都不靠谱,可以看起源码

    Ref:
    http://blog.csdn.net/wcxiaoych/article/details/42806313

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