关于Java中浮点数精度丢失

原文链接
前几天有个同学在问,float数运算的时候精度出现问题,比如

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 3;
        float b = 0.9f;
        System.out.print(a * b);
    }
}

按道理来说结果应该是2.7,但是运行的结果却不是。

-w218

定点数 和 浮点数

记得老师上课的时候讲的,“你们记住,定点数就是整数,浮点数就是下小数”,当时觉得好像没有问题。
在计算机中,只有定点数和浮点数,没有整数和小数,浮点的“点”是小数点。 把小数点固定,通常固定在最右面,就是定点数。 把小数点浮动,就是浮点数。

进制转换

计算机存储任何数字都是基于二进制,那么浮点数怎么存储成二进制?定点、浮点,“点”是什么意思?
这个在 IEEE754 浮点数标准里面定义的,Java遵循了这个标准。 过程如下:

  • 第一步:转换成二进制
    十进制数字转化成二进制表示形式,通过将整数部分除2取余、小数部分乘2取整来完成转换,所以这里有可能丢失精度

    0.12 =>0.00011110101110000101000111101...
    
  • 第二步:用二进制科学计算法表示
    将小数点移动到第一个1的右边

0.00011110101110000101000111101...   =>       
1.1110101110000101000111101... * 2 ^ -4
  • 第三步:表示成 IEEE 754 形式
    这里也可能会丢失精度
1   8位             23位               存不下了
0 01111011 11101011100001010001111     (01...)
+ 2的-4次幂 除去整数部分1之后剩余的尾数   0舍1入后忽略这部分,精度就这样没了

所以最后我们需要转换成十进制的时候,丢失部分的进度就没办法回来了

哪些数能精确表示?

举个例子:0.1 在计算机中可以精确表示吗?
我们试一下,试着乘2取整把他转换成二进制。

(1)  0.1 x 2 = 0.2  取整数位 0 得 0.0
(2)  0.2 x 2 = 0.4  取整数位 0 得 0.00
(3)  0.4 x 2 = 0.8  取整数位 0 得 0.000
(4)  0.8 x 2 = 1.6  取整数位 1 得 0.0001
(5)  0.6 x 2 = 0.2  取整数位 1 得 0.00011
(6)  0.2 x 2 = 0.4  取整数位 0 得 0.000110
(7)  0.4 x 2 = 0.8  取整数位 0 得 0.0001100
(8)  0.8 x 2 = 1.6  取整数位 1 得 0.00011001
(9)  0.6 x 2 = 1.2  取整数位 1 得 0.000110011
(10) 0.2 x 2 = 0.4  取整数位 1 得 0.0001100110
(n)...

啊哈,返现了没有,居然在循环~,所以我们没办法求出0.1用二进制表示的准确值,所以在第一步就已经丢失了精度
其实在0.1 ~ 0.9 中,只有0.5能用二进制精确表示:

(1)  0.5 x 2 = 1.0  取整数位 1 得 0.1
(2)  0.0 x 2 = 0.0  取整数位 0 得 0.10

哈哈,后面继续下去就都是0了,所以0.5的精度并没有发生丢失。
所以我们由此可以推出一个条件
如果一个十进制数的最后一位是5,那么它可以用二进制精确表示。

解决方案

一种思路

针对小数精度不够的问题(例如 0.1),软件可以人为的在数据最后一位补 5, 也就是 0.15,这样牺牲一位,但是可以保证数据精度,还原再把那个尾巴 5 去掉。

另一种办法

讲道理,上一种方法我们实际开发的时候采用是不现实的,float 用 4 个字节存储,double 用 8 个字节存储,精度肯定是有限的,但是一般的计算都足够了。
需要高精度计算的时候,我们可以采用BigDecimal类来计算。但是速度会比floatdouble慢很多~。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 203,324评论 5 476
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,303评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 150,192评论 0 337
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,555评论 1 273
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,569评论 5 365
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,566评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,927评论 3 395
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,583评论 0 257
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,827评论 1 297
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,590评论 2 320
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,669评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,365评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,941评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,928评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,159评论 1 259
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,880评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,399评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容