Java中BigInteger類的使用方法詳解,常用最詳系列!

在 Java 中，有許多數字處理的類，比如 Integer類，但是Integer類有一定的局限性。

我們都知道 Integer 是 Int 的包裝類，int 的最大值為 2^31-1。若希望描述更大的整數資料時，使用Integer 資料類型就無法實作了，是以Java中提供了BigInteger 類。

BigInteger類型的數字範圍較Integer，Long類型的數字範圍要大得多，它支援任意精度的整數，也就是說在運算中 BigInteger 類型可以準确地表示任何大小的整數值而不會丢失任何資訊。

下面，讓我們一起來學習一下BigInteger的常用方法：

正文：

讀入方法

nextBigInteger()：控制台讀入一個BigInteger型資料，類似于int型的nextInt()；

//讀入方法：nextBigInteger()
	@Test
	public void test5() {
		Scanner scan = new Scanner(System.in);				// 讀入
		int n = scan.nextInt(); 							// 讀入一個int;
		BigInteger m = scan.nextBigInteger();				// 讀入一個BigInteger;
		while(scan.hasNext()){	
			System.out.print("scan.hasNext()=" + scan.hasNext());
		}
	}

構造方法

預設為十進制，也是我們最常用的，同時也支援自定義進制類型（已存在的）；

//進制轉換
	@Test
	public void testScale() {
		//在構造将函數時，把radix進制的字元串轉化為BigInteger
		String str = "1011100111";
		int radix = 2;
		BigInteger interNum1 = new BigInteger(str,radix);	//743

		//我們通常不寫，則是預設成10進制轉換，如下：
		BigInteger interNum2 = new BigInteger(str);			//1011100111
	}

基本運算

傳回值為BigInteger類型：add()，subtract()，multiply()，divide()，mod()，remainder()，pow()，abs()，negate()；

//基本運算:add(),subtract(),multiply(),divide(),mod(),remainder(),pow(),abs(),negate()
@Test
public void testBasic() {
	BigInteger a = new BigInteger("13");
	BigInteger b = new BigInteger("4");
	int n = 3;

	//1.加
	BigInteger bigNum1 = a.add(b);			//17
	//2.減
	BigInteger bigNum2 = a.subtract(b);		//9
	//3.乘
	BigInteger bigNum3 = a.multiply(b);		//52
	//4.除
	BigInteger bigNum4 = a.divide(b);		//3
	//5.取模(需 b > 0，否則出現異常：ArithmeticException("BigInteger: modulus not positive"))
	BigInteger bigNum5 = a.mod(b);			//1
	//6.求餘
	BigInteger bigNum6 = a.remainder(b);	//1
	//7.平方(需 n >= 0，否則出現異常：ArithmeticException("Negative exponent"))
	BigInteger bigNum7 = a.pow(n);			//2197
	//8.取絕對值
	BigInteger bigNum8 = a.abs();			//13
	//9.取相反數
	BigInteger bigNum9 = a.negate();		//-13
}

比較大小

compareTo()傳回一個int型資料：1 大于； 0 等于； -1 小于；

max()，min()：分别傳回大的（小的）那個BigInteger資料；

//比較大小:compareTo(),max(),min()
@Test
public void testCompare() {
	BigInteger bigNum1 = new BigInteger("52");
	BigInteger bigNum2 = new BigInteger("27");

	//1.compareTo()：傳回一個int型資料（1 大于； 0 等于； -1 小于）
	int num = bigNum1.compareTo(bigNum2);			//1

	//2.max()：直接傳回大的那個數，類型為BigInteger
	//	原理：return (compareTo(val) > 0 ? this : val);
	BigInteger compareMax = bigNum1.max(bigNum2);	//52

	//3.min()：直接傳回小的那個數，類型為BigInteger
	//	原理：return (compareTo(val) < 0 ? this : val);
	BigInteger compareMin = bigNum1.min(bigNum2);	//27
}

常量

ZERO，ONE，TEN 傳回值為BigInteger類型：有朋友提到的-1，2，源碼注釋裡面已表明不再輸出(Not exported.)；

//常量(傳回BigInteger類型)
//有朋友提到的-1和2，源碼注釋裡面已表明不再輸出(Not exported.)
@Test
public void testFinalNum() {
	//0
	BigInteger zero = BigInteger.ZERO;
	//1
	BigInteger one = BigInteger.ONE;
	//10
	BigInteger ten = BigInteger.TEN;
}

類型轉換

将BigInteger資料轉換成基本資料類型，還可以轉換成radix進制的字元串形式

//類型轉換(傳回類型如下)
@Test
public void testToAnother() {
	BigInteger bigNum = new BigInteger("52");
	int radix = 2;
	
	//1.轉換為bigNum的二進制補碼形式
	byte[] num1 = bigNum.toByteArray();
	//2.轉換為bigNum的十進制字元串形式
	String num2 = bigNum.toString();		//52
	//3.轉換為bigNum的radix進制字元串形式
	String num3 = bigNum.toString(radix);	//110100
	//4.将bigNum轉換為int
	int num4 = bigNum.intValue();
	//5.将bigNum轉換為long
	long num5 = bigNum.longValue();
	//6.将bigNum轉換為float
	float num6 = bigNum.floatValue();
	//7.将bigNum轉換為double
	double num7 = bigNum.doubleValue();
}

二進制運算

傳回值為BigInteger類型，此類方法不常用，有備無患；

//二進制運算(傳回類型都為BigInteger，不常用，但有備無患)
@Test
public void testBinaryOperation() {
	BigInteger a = new BigInteger("13");
	BigInteger b = new BigInteger("2");
	int n = 1;

	//1.與：a&b
	BigInteger bigNum1 = a.and(b);			//0
	//2.或：a|b
	BigInteger bigNum2 = a.or(b);			//15
	//3.異或：a^b
	BigInteger bigNum3 = a.xor(b);			//15
	//4.取反：~a
	BigInteger bigNum4 = a.not();			//-14
	//5.左移n位： (a << n)
	BigInteger bigNum5 = a.shiftLeft(n);	//26
	//6.右移n位： (a >> n)
	BigInteger bigNum6 = a.shiftRight(n);	//6
}

權限控制

setBit()，testBit()：可用于菜單的權限控制，非常好用，原理如下：

//權限控制：setBit(),testBit()
@Test
public void testSetAndTest() {
	//1.封裝資料(setBit的值需 >= 0，否則出現異常：ArithmeticException("Negative bit address"))
	BigInteger permission = new BigInteger("0");
	BigInteger numBig = permission.setBit(2);
	numBig = numBig.setBit(5);
	numBig = numBig.setBit(13);
	numBig = numBig.setBit(66);
	System.out.println("原理：" + numBig);	
	// 原理：73786976294838214692 = 2^2+2^5+2^13+2^66 次方的和；
	// 看！！即使這麼大的數也不會溢出，而int最大值隻有2147483647；

	//2.取值驗證（傳回Boolean型）
	boolean flag1 = numBig.testBit(2);		//true
	boolean flag2 = numBig.testBit(5);		//true
	boolean flag3 = numBig.testBit(13);		//true
	boolean flag4 = numBig.testBit(66);		//true
	boolean flag5 = numBig.testBit(27);		//false
}

源碼分析

setBit()：将set進去變量作為二進制數，計算它們的和，并以十進制顯示；

testBit()：與setBit()相反，驗證this的二進制組成元素中是否包含傳入的變量；

//權限控制源碼分析：

//1.setBit()原理：計算this與2的n次方的和
public BigInteger setBit(int n) {
	if (n < 0)
		throw new ArithmeticException("Negative bit address");

	int intNum = n >>> 5;
	int[] result = new int[Math.max(intLength(), intNum+2)];

	for (int i=0; i < result.length; i++)
		result[result.length-i-1] = getInt(i);

	result[result.length-intNum-1] |= (1 << (n & 31));

	return valueOf(result);
}

//2.testBit()原理：計算this的值中是否包含2的n次方
public boolean testBit(int n) {
	if (n < 0)
		throw new ArithmeticException("Negative bit address");

	return (getInt(n >>> 5) & (1 << (n & 31))) != 0;
}

小結

BigInteger也是不可變的，在進行每一步運算時，都會産生一個新的對象。都會産生一個新的對象。發生異常算術條件時，會抛出ArithmeticException異常。例如，一個整數除以“0”，會抛出一個這個類的執行個體；
假設計算一個int資料平方與另一個大小的問題，很可能會記憶體溢出。除了使用二分法外，利用BigInteger的compareTo方法也是一個好選擇，簡單易懂，而且不需要算法支援；
本章作為筆記使用，内容比較全面，但常用的隻有：構造函數，基本運算以及compareTo()，intValue()，setBit()，testBit()方法；
setBit()和testBit()方法可用于菜單的權限控制，小編在開發中多次嘗試，非常好用。很多微網誌有相關介紹，在這裡我不做項目示範了。

原文連結：https://blog.csdn.net/weixin_44259720/article/details/87002816

Java中BigInteger類的使用方法詳解,常用最詳系列!

正文：

讀入方法

構造方法

基本運算

比較大小

常量

類型轉換

二進制運算

權限控制

源碼分析

小結

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