【从零开始学Java | 第十八篇】BigInteger

前言

一、什么是BigInteger？

1.BigInteger构造方法

2.构造方法总结

前言

之前我们学习基本数据类型时，知道 int 的最大值大约是 21 亿，而 long 的最大值大约是 900 亿亿。听起来很大对吧？但是，如果我们要求 100 的阶乘（100!），或者处理加密算法中动辄几百位的超大数字，long 也会瞬间内存溢出。

当基本数据类型无法满足我们的需求时，Java为我们提供了一个工具类------BigInteger。

一、什么是BigInteger？

BigInteger 位于 java.math 包下。

与int和long这些受限于计算机硬件位数的基本数据类型不同，BigInteger 是一个引用数据类型（对象）。

它在底层实际上是通过动态数组来存储数字的。只要你的电脑内存足够大，它就能存下无限长的数字。

1.BigInteger构造方法

方法名	说明
public BigInteger(int num, Random rnd)	获取随机大整数，范围：[0 ~ 2的num次方-1]
public BigInteger(String val)	获取指定的大整数
public BigInteger(String val, int radix)	获取指定进制的大整数
public static BigInteger valueOf(long val)	静态方法获取BigInteger的对象，内部有优化

注：BigInteger对象一旦创建，内部记录的值不能发生改变

①BigInteger(int num, Random rnd)：获取随机大整数，范围：[0 ~ 2的num次方-1]

java 复制代码

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            BigInteger bd1 = new BigInteger(4, new Random());
            System.out.println(bd1);
        }
    }
}

运行结果：

②BigInteger(String val)：获取指定的大整数

java 复制代码

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        BigInteger bd2 = new BigInteger("999999999999999999999");
        System.out.println(bd2);
    }
}

运行结果：

错误范例：

当输入小数时：

注：字符串中必须是整数，否则会报错

③BigInteger(String val, int radix)：获取指定进制的大整数

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public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        BigInteger bd4 = new BigInteger("100", 10);
        BigInteger bd5 = new BigInteger("100", 2);
        System.out.println(bd4);
        System.out.println(bd5);
    }
}

运行结果：

注：

1、字符串中的数字必须是整数。

2、字符串中的数字必须要跟进制吻合。

④BigInteger valueOf(long val)：静态方法获取BigInteger的对象，内部有优化

基础用法：

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public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        BigInteger bd1 = BigInteger.valueOf(100);
        System.out.println(bd1);
    }
}

细节1：该方法表示的范围比较小，只能在long的取值范围内，如果超出了long的范围就会报错。

java 复制代码

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Long.MAX_VALUE);
        BigInteger bd1 = BigInteger.valueOf(9223372036854775807L);
        System.out.println(bd1);
    }
}

但是

细节2：该方法对常用的数字进行了优化，-16 ~ +16，提前把-16 ~ +16创建好BigInteger的对象，如果多次获取不会创建新的。

java 复制代码

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        BigInteger bd1 = BigInteger.valueOf(16);
        BigInteger bd2 = BigInteger.valueOf(16);
        BigInteger bd3 = BigInteger.valueOf(17);
        BigInteger bd4 = BigInteger.valueOf(17);
        System.out.println(bd1 == bd2);
        System.out.println(bd3 == bd4);


    }
}

运行结果：

2.构造方法总结

如果BigInteger表示的数字没有超出long的范围，可以使用静态方法获取。
如果BigInteger表示的超出long的范围，可以用构造方法获取。
对象一旦创建，BigInteger内部记录的值不能发生改变。
只要进行计算都会产生一个新的BigInteger对象。

二、BigInteger常见成员方法

方法名	说明
public BigInteger add(BigInteger val)	加法
public BigInteger subtract(BigInteger val)	减法
public BigInteger multiply(BigInteger val)	乘法
public BigInteger divide(BigInteger val)	除法，获取商
public BigInteger[] divideAndRemainder(BigInteger val)	除法，获取商和余数
public boolean equals(object x)	比较是否相同
public BigInteger pow(int exponent)	次幂
public BigInteger max/min(BigInteger val)	返回较大值/较小值
public int intValue(BigInteger val)	转为int类型整数

1.加减乘除

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public class MathDemo {
    public static void main(String[] args) {
        BigInteger a = new BigInteger("10000000000000000000");
        BigInteger b = new BigInteger("20000000000000000000");

        // 加法 (Add)
        BigInteger sum = a.add(b);
        System.out.println("加法结果：" + sum);

        // 减法 (Subtract)
        BigInteger sub = a.subtract(b);

        // 乘法 (Multiply)
        BigInteger mul = a.multiply(b);

        // 除法 (Divide) - 注意：如果是除不尽的，它会像 int 一样直接舍弃小数部分
        BigInteger div = b.divide(a); 
    }
}

2.divideAndRemainder

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public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        BigInteger a = new BigInteger("10000000000000000002");
        BigInteger b = new BigInteger("20000000000000000000");

        BigInteger[] c = b.divideAndRemainder(a);
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            System.out.println(c[i]);
        }
    }
}

运行结果：

3.equals

java 复制代码

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        BigInteger a = new BigInteger("10000000000000000002");
        BigInteger b = new BigInteger("20000000000000000000");
        boolean result = a.equals(b);
        System.out.println(result);
    }
}

运行结果：

总结

遇到超大数字，优先使用 new BigInteger("字符串")。
使用 add、subtract、multiply、divide。
计算结果必须重新赋值，因为它不可变