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为神马 1.0 - 0.7 != 0.3 ???

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作者 正文
   发表时间:2011-01-21   最后修改:2011-01-21
直接上代码

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(1.0 - 0.1);
        System.out.println(1.0 - 0.2);
        System.out.println(1.0 - 0.3);
        System.out.println(1.0 - 0.4);
        System.out.println(1.0 - 0.5);
        System.out.println(1.0 - 0.6);
        System.out.println(1.0 - 0.7);
        System.out.println(1.0 - 0.8);
        System.out.println(1.0 - 0.9);
        System.out.println(1.0 - 1.0);
    }


最后输出的结果为神马是

0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.30000000000000004
0.19999999999999996
0.09999999999999998
0.0


为什么呢?

简单的说,问题处在"IEEE 754 floating-point arithmetic",虽然在java是遵循这个规则的,但是java语言的实现,并不是使用小数点或者十进制来表示数字,相反,它是采用分数和指数来表示,而且是
引用
uses binary fractions and exponents to represent
使用二进制的,我们可以举个例子:

0.5 = 1/2
0.75 = 1/2 + 1/(2^2)
0.85 = 1/2 + 1/(2^2) + 1/(2^3)
0.1 = 1/(2^4) + 1/(2^5) + 1/(2^8) + ...


注意,0.1只能是无限循环下去的,这就意味着0.1在java里面不能够准确的用浮点数来表示,也就造成了浮点数运算上面的误差。

举个例子:

        if (0.1 + 0.1 + 0.1 != 0.3)
            System.out.println("0.1 + 0.1 + 0.1 is not equal with 0.3");
        else
            System.out.println("0.1 + 0.1 + 0.1 is equal to 0.3");


每个人都知道,0.1 + 0.1 + 0.1 == 0.3,但是在java的实际结果却不是这样。

更深入的话

有人会问,为什么
System.out.println(0.1f);

输出的还是0.1呢?
因为在源代码里面println调用的是Float#toString(float),最终的实现是在
    public static String toString(float f) {
        return new FloatingDecimal(f).toJavaFormatString();
    }

有兴趣的童鞋可以去阅读源代码,FloatingDecimal帮你做了很多事情。

这也牵涉出另外一个话题,如何避免上面出现的问题,

对的,就是BigDecimal,关于BigDecimal,我相信你们在api上面会找到更多的答案。

题外话


BigDecimal(java.lang.String)
不要用
BigDecimal(double) or BigDecimal(float)

为什么呢?API上面写的很清楚了
引用
The results of this constructor can be somewhat unpredictable. One might assume that writing new BigDecimal(0.1) in Java creates a BigDecimal which is exactly equal to 0.1 (an unscaled value of 1, with a scale of 1), but it is actually equal to 0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625. This is because 0.1 cannot be represented exactly as a double (or, for that matter, as a binary fraction of any finite length). Thus, the value that is being passed in to the constructor is not exactly equal to 0.1, appearances notwithstanding.

所以
        System.out.println(new BigDecimal(0.1f));
        System.out.println(new BigDecimal("0.1"));
        System.out.println(0.1f);

结果是不一样的

更加更加更加深入的话
        if (0.1f + 0.1f + 0.1f != 0.3f)
            System.out.println("0.1 + 0.1 + 0.1 is not equal to 0.3");
        else
            System.out.println("0.1 + 0.1 + 0.1 is equal to 0.3");

        if (0.1 + 0.1 != 0.2)
            System.out.println("0.1 + 0.1 is not equal to 0.2");
        else
            System.out.println("0.1 + 0.1 is equal to 0.2");


为何上面两串代码输出不一样?为何0.3d就不能用3个0.1d相加,而0.2d就可以用2个0.1d相加呢

原因的话,自己看下面的输出了
        System.out.println(new BigDecimal(0.2d));
        System.out.println(new BigDecimal(0.1d).add(new BigDecimal(0.1d)));

        System.out.println(new BigDecimal(0.2f));
        System.out.println(new BigDecimal(0.1f).add(new BigDecimal(0.1f)));

        System.out.println(new BigDecimal(0.3d));
        System.out.println(new BigDecimal(0.1d).add(new BigDecimal(0.1d)).add(new BigDecimal(0.1d)));

        System.out.println(new BigDecimal(0.3f));
        System.out.println(new BigDecimal(0.1f).add(new BigDecimal(0.1f)).add(new BigDecimal(0.1f)));








   发表时间:2011-01-22  
如果能接受10进制数不能准确表示1/3的话,2进制数字不能表示3/10那应该不难理解呀。
2 请登录后投票
   发表时间:2011-01-22  
其实这就是一个F&Q,时常被问的问题,所以干脆直接提出来写一篇好了,查阅了不少资料,自己收获也不少
0 请登录后投票
   发表时间:2011-01-22  
Java Puzzlers里有
0 请登录后投票
   发表时间:2011-01-22  
IEEE浮点数格式:

根据不同的性能和精度需求,其实现了三种浮点数格式:

1.单精度 single precision:32位。
其中尾数23位,第23位(从0位起算)永远为一,8位阶码(移码表示,余-127格式),第31位为符号位。

2.双精度 double precision:64位。
其中尾数52位,第52位(从0位起算)永远为一,11位阶码(移码表示,余-1023格式),第63位为符号位。

3.扩展精度 extended precision:80位。
额外的16位中,12位用于尾数,4位用于阶码。它尾数中不包含总为一的隐含位。所以扩展精度格式,64位尾数,15位余-16383阶码,1位符号位。

特殊的浮点数:
1.阶码全1,尾数非0: NaN (Not a Number)。
2.阶码全1,尾数全0: 正或负的无穷大。
3.阶码全0: -0或+0。


BCD,binary-coded decimal,即二进制编码的十进制格式。它由半个字节二进制表示一个十进制数字。

因此,BCD的存储效率不高,一个八位的BCD变量表示数的范围为0~99。而同样八位的二进制数,表数范围为0~255。

使用二进制定点记数,对大多数实数只能是近似表示(这一点应在编程中操作定点数时注意)。但是这并不意味着使用BCD会比二进制格式更加精确-因为上面的 BCD存储效率问题。例如,使用八位表示小数,BCD能表示100个不同的数值,而二进制能表示256个不同的小数值。所以,一般来说,二进制格式将更精确些。
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   发表时间:2011-01-22  
呵 最好用这个 BigDecimal(String val)
神马都是骡子。。。。
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   发表时间:2011-01-22  
之前被问到,涉及比较抽象。故当时答得很烂。真后悔没有好好去研究
0 请登录后投票
   发表时间:2011-01-23  
可能真是语言实现机制不一样。写了个c++的程序(TRACE函数来自mfc)
TRACE("%f\n",1.0 - 0.1);
TRACE("%f\n",1.0 - 0.2);
TRACE("%f\n",1.0 - 0.3);
TRACE("%f\n",1.0 - 0.4);
TRACE("%f\n",1.0 - 0.5);
TRACE("%f\n",1.0 - 0.6);
TRACE("%f\n",1.0 - 0.7);
TRACE("%f\n",1.0 - 0.8);
TRACE("%f\n",1.0 - 0.9);
TRACE("%f\n",1.0 - 1.0);
输出:
0.900000
0.800000
0.700000
0.600000
0.500000
0.400000
0.300000
0.200000
0.100000
0.000000
0 请登录后投票
   发表时间:2011-01-23  
受教了。
之前一直只知道浮点数不精确,但是不知道原因。
0 请登录后投票
   发表时间:2011-01-23  
浮点数不是这样比较的
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