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JAVA 中的浮点数与二进制

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加百利
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发布于: 2021 年 06 月 10 日
JAVA中的浮点数与二进制

先来看一段简单的代码


public static void main(String[] args) {        System.out.println(0.1+0.2);}
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打印结果如下:


0.30000000000000004  //为什么0.1+0.2不等于0.3?
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为什么会出现这种诡异的答案呢?


这还得从浮点数的二进制表示方法说起

这年头儿,连过马路的老奶奶估计都知道,计算机是采用二进制计数的


来,简单的考你一下:请把数字 15 写成二进制的形式


//答案应该比较简单0000 1111
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相信你对整数的二进制已经比较熟悉


但如果我换成小数呢?3.14159265359 该怎么表示?

其实,如果不搞底层设计,一般人还真的不太知道这个答案

但你只有理解小数在二进制中是如何表示的

才能够明白文章开头的案例【为什么 0.1+0.2 不等于 0.3?】


我们以小数 0.1 为例,看看它是如何使用二进制存储的


第一步,把0.1 乘以 2, 得到的结果0.2,  整数部分 0 取走第二步,把上一步留下的小数部分0.2,乘以2,得到的结果0.4,  整数部分 0 取走第三步,把上一步留下的小数部分0.4,乘以2,得到的结果0.8,  整数部分 0 取走第四步,把上一步留下的小数部分0.8,乘以2,得到的结果1.6,  整数部分 1 取走......直到,小数部分为0
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下图展示了计算的过程 ↓




最终的二进制,就是整数部分的合集


写出来大概是这样:

0001 1001 1001 1001 1001 ...
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可以看到,1001 的部分,是无限循环的

我们用二进制的小数把它写出来大概是这样


0.0001 1001 1001 1001 1001 ...
复制代码


它相当于



你会发现,它并不等于 0.1


它只是一个近似值


所以,二进制保留的位数越多,精度也就越高




早期的计算机其实是不能处理浮点数的


直到 IEEE 754 标准出现后,计算机才能处理浮点数


根据 IEEE 754 标准,float 类型,共 4 个字节,32 个 bit 位



其中指数部分占 8 位,小数部分占 23 位


那么 指数部分小数部分 分别用来保存什么呢?


我们依然以 数字 0.1 为例,我们刚才已经得到了它的二进制


0.0001 1001 1001 1001 1001 ...
复制代码


按照 IEEE 754 标准,我们需要把它的小数点,向右移动


直到整数部分是 1 为止


0.0001 1001 1001 1001 1001 ...//小数点向右移动4位//相当于乘以2的4次方0001.1001 1001 1001 1001 ...//也就是1.1001 1001 1001 1001 ...//为了维持数字大小不变//再乘以2的-4次方
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最终变成



float 小数部分只能保存 23 位


-4 就是 指数部分


1001......就是 小数部分


小数点的位置不是固定的,而是浮动的,故名:浮点数




了解到这一点,你就能够接受更多看起来奇怪而有趣的现象


比如


float f1=0.4f;double d1=0.4;System.out.println(f1==d1);//falseSystem.out.println(f1>d1); //true
复制代码


f1 还原为 10 进制,结果为 0.40000000596046450000


d1 还原为 10 进制,结果为 0.40000000000000000000




关于二进制的底层,还有很多问题,有待我们探索


多了解一点,就少一些困惑

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