Лучший способ представить дробь в Java?
https://stackoverflow.com/questions/474535
italiano
english
français
española
中国
日本の
العربية
Deutsch
한국어
Português
RussianВопрос
Я пытаюсь работать с дроби на языке Java.
Я хочу реализовать арифметические функции.Для этого мне сначала потребуется способ нормализации функций.Я знаю, что не могу сложить 1/6 и 1/2, пока у меня не будет общего знаменателя.Мне придется добавить 1/6 и 3/6.Наивный подход заставил бы меня добавить 2/12 и 6/12, а затем уменьшить.Как я могу привести к общему знаменателю с наименьшим снижением производительности?Какой алгоритм лучше всего подходит для этого?
Версия 8 (благодаря хстоерр):
Улучшения включают в себя:
- метод equals() теперь совместим с методом compareTo()
final class Fraction extends Number {
private int numerator;
private int denominator;
public Fraction(int numerator, int denominator) {
if(denominator == 0) {
throw new IllegalArgumentException("denominator is zero");
}
if(denominator < 0) {
numerator *= -1;
denominator *= -1;
}
this.numerator = numerator;
this.denominator = denominator;
}
public Fraction(int numerator) {
this.numerator = numerator;
this.denominator = 1;
}
public int getNumerator() {
return this.numerator;
}
public int getDenominator() {
return this.denominator;
}
public byte byteValue() {
return (byte) this.doubleValue();
}
public double doubleValue() {
return ((double) numerator)/((double) denominator);
}
public float floatValue() {
return (float) this.doubleValue();
}
public int intValue() {
return (int) this.doubleValue();
}
public long longValue() {
return (long) this.doubleValue();
}
public short shortValue() {
return (short) this.doubleValue();
}
public boolean equals(Fraction frac) {
return this.compareTo(frac) == 0;
}
public int compareTo(Fraction frac) {
long t = this.getNumerator() * frac.getDenominator();
long f = frac.getNumerator() * this.getDenominator();
int result = 0;
if(t>f) {
result = 1;
}
else if(f>t) {
result = -1;
}
return result;
}
}
Я удалил все предыдущие версии.Моя благодарность:
Решение
Так уж получилось, что не так давно я написал класс BigFraction для Проблемы проекта Эйлера.Он сохраняет числитель и знаменатель BigInteger, поэтому он никогда не переполнится.Но это будет немного медленно для многих операций, которые, как вы знаете, никогда не переполнятся..в любом случае, используй это, если хочешь.Я умирал от желания как-нибудь этим похвастаться.:)
Редактировать:Последняя и наилучшая версия этого кода, включая модульные тесты, является теперь размещен на GitHub а также доступно через Maven Central.Я оставляю здесь свой исходный код, чтобы этот ответ не был просто ссылкой...
import java.math.*;
/**
* Arbitrary-precision fractions, utilizing BigIntegers for numerator and
* denominator. Fraction is always kept in lowest terms. Fraction is
* immutable, and guaranteed not to have a null numerator or denominator.
* Denominator will always be positive (so sign is carried by numerator,
* and a zero-denominator is impossible).
*/
public final class BigFraction extends Number implements Comparable<BigFraction>
{
private static final long serialVersionUID = 1L; //because Number is Serializable
private final BigInteger numerator;
private final BigInteger denominator;
public final static BigFraction ZERO = new BigFraction(BigInteger.ZERO, BigInteger.ONE, true);
public final static BigFraction ONE = new BigFraction(BigInteger.ONE, BigInteger.ONE, true);
/**
* Constructs a BigFraction with given numerator and denominator. Fraction
* will be reduced to lowest terms. If fraction is negative, negative sign will
* be carried on numerator, regardless of how the values were passed in.
*/
public BigFraction(BigInteger numerator, BigInteger denominator)
{
if(numerator == null)
throw new IllegalArgumentException("Numerator is null");
if(denominator == null)
throw new IllegalArgumentException("Denominator is null");
if(denominator.equals(BigInteger.ZERO))
throw new ArithmeticException("Divide by zero.");
//only numerator should be negative.
if(denominator.signum() < 0)
{
numerator = numerator.negate();
denominator = denominator.negate();
}
//create a reduced fraction
BigInteger gcd = numerator.gcd(denominator);
this.numerator = numerator.divide(gcd);
this.denominator = denominator.divide(gcd);
}
/**
* Constructs a BigFraction from a whole number.
*/
public BigFraction(BigInteger numerator)
{
this(numerator, BigInteger.ONE, true);
}
public BigFraction(long numerator, long denominator)
{
this(BigInteger.valueOf(numerator), BigInteger.valueOf(denominator));
}
public BigFraction(long numerator)
{
this(BigInteger.valueOf(numerator), BigInteger.ONE, true);
}
/**
* Constructs a BigFraction from a floating-point number.
*
* Warning: round-off error in IEEE floating point numbers can result
* in answers that are unexpected. For example,
* System.out.println(new BigFraction(1.1))
* will print:
* 2476979795053773/2251799813685248
*
* This is because 1.1 cannot be expressed exactly in binary form. The
* given fraction is exactly equal to the internal representation of
* the double-precision floating-point number. (Which, for 1.1, is:
* (-1)^0 * 2^0 * (1 + 0x199999999999aL / 0x10000000000000L).)
*
* NOTE: In many cases, BigFraction(Double.toString(d)) may give a result
* closer to what the user expects.
*/
public BigFraction(double d)
{
if(Double.isInfinite(d))
throw new IllegalArgumentException("double val is infinite");
if(Double.isNaN(d))
throw new IllegalArgumentException("double val is NaN");
//special case - math below won't work right for 0.0 or -0.0
if(d == 0)
{
numerator = BigInteger.ZERO;
denominator = BigInteger.ONE;
return;
}
final long bits = Double.doubleToLongBits(d);
final int sign = (int)(bits >> 63) & 0x1;
final int exponent = ((int)(bits >> 52) & 0x7ff) - 0x3ff;
final long mantissa = bits & 0xfffffffffffffL;
//number is (-1)^sign * 2^(exponent) * 1.mantissa
BigInteger tmpNumerator = BigInteger.valueOf(sign==0 ? 1 : -1);
BigInteger tmpDenominator = BigInteger.ONE;
//use shortcut: 2^x == 1 << x. if x is negative, shift the denominator
if(exponent >= 0)
tmpNumerator = tmpNumerator.multiply(BigInteger.ONE.shiftLeft(exponent));
else
tmpDenominator = tmpDenominator.multiply(BigInteger.ONE.shiftLeft(-exponent));
//1.mantissa == 1 + mantissa/2^52 == (2^52 + mantissa)/2^52
tmpDenominator = tmpDenominator.multiply(BigInteger.valueOf(0x10000000000000L));
tmpNumerator = tmpNumerator.multiply(BigInteger.valueOf(0x10000000000000L + mantissa));
BigInteger gcd = tmpNumerator.gcd(tmpDenominator);
numerator = tmpNumerator.divide(gcd);
denominator = tmpDenominator.divide(gcd);
}
/**
* Constructs a BigFraction from two floating-point numbers.
*
* Warning: round-off error in IEEE floating point numbers can result
* in answers that are unexpected. See BigFraction(double) for more
* information.
*
* NOTE: In many cases, BigFraction(Double.toString(numerator) + "/" + Double.toString(denominator))
* may give a result closer to what the user expects.
*/
public BigFraction(double numerator, double denominator)
{
if(denominator == 0)
throw new ArithmeticException("Divide by zero.");
BigFraction tmp = new BigFraction(numerator).divide(new BigFraction(denominator));
this.numerator = tmp.numerator;
this.denominator = tmp.denominator;
}
/**
* Constructs a new BigFraction from the given BigDecimal object.
*/
public BigFraction(BigDecimal d)
{
this(d.scale() < 0 ? d.unscaledValue().multiply(BigInteger.TEN.pow(-d.scale())) : d.unscaledValue(),
d.scale() < 0 ? BigInteger.ONE : BigInteger.TEN.pow(d.scale()));
}
public BigFraction(BigDecimal numerator, BigDecimal denominator)
{
if(denominator.equals(BigDecimal.ZERO))
throw new ArithmeticException("Divide by zero.");
BigFraction tmp = new BigFraction(numerator).divide(new BigFraction(denominator));
this.numerator = tmp.numerator;
this.denominator = tmp.denominator;
}
/**
* Constructs a BigFraction from a String. Expected format is numerator/denominator,
* but /denominator part is optional. Either numerator or denominator may be a floating-
* point decimal number, which in the same format as a parameter to the
* <code>BigDecimal(String)</code> constructor.
*
* @throws NumberFormatException if the string cannot be properly parsed.
*/
public BigFraction(String s)
{
int slashPos = s.indexOf('/');
if(slashPos < 0)
{
BigFraction res = new BigFraction(new BigDecimal(s));
this.numerator = res.numerator;
this.denominator = res.denominator;
}
else
{
BigDecimal num = new BigDecimal(s.substring(0, slashPos));
BigDecimal den = new BigDecimal(s.substring(slashPos+1, s.length()));
BigFraction res = new BigFraction(num, den);
this.numerator = res.numerator;
this.denominator = res.denominator;
}
}
/**
* Returns this + f.
*/
public BigFraction add(BigFraction f)
{
if(f == null)
throw new IllegalArgumentException("Null argument");
//n1/d1 + n2/d2 = (n1*d2 + d1*n2)/(d1*d2)
return new BigFraction(numerator.multiply(f.denominator).add(denominator.multiply(f.numerator)),
denominator.multiply(f.denominator));
}
/**
* Returns this + b.
*/
public BigFraction add(BigInteger b)
{
if(b == null)
throw new IllegalArgumentException("Null argument");
//n1/d1 + n2 = (n1 + d1*n2)/d1
return new BigFraction(numerator.add(denominator.multiply(b)),
denominator, true);
}
/**
* Returns this + n.
*/
public BigFraction add(long n)
{
return add(BigInteger.valueOf(n));
}
/**
* Returns this - f.
*/
public BigFraction subtract(BigFraction f)
{
if(f == null)
throw new IllegalArgumentException("Null argument");
return new BigFraction(numerator.multiply(f.denominator).subtract(denominator.multiply(f.numerator)),
denominator.multiply(f.denominator));
}
/**
* Returns this - b.
*/
public BigFraction subtract(BigInteger b)
{
if(b == null)
throw new IllegalArgumentException("Null argument");
return new BigFraction(numerator.subtract(denominator.multiply(b)),
denominator, true);
}
/**
* Returns this - n.
*/
public BigFraction subtract(long n)
{
return subtract(BigInteger.valueOf(n));
}
/**
* Returns this * f.
*/
public BigFraction multiply(BigFraction f)
{
if(f == null)
throw new IllegalArgumentException("Null argument");
return new BigFraction(numerator.multiply(f.numerator), denominator.multiply(f.denominator));
}
/**
* Returns this * b.
*/
public BigFraction multiply(BigInteger b)
{
if(b == null)
throw new IllegalArgumentException("Null argument");
return new BigFraction(numerator.multiply(b), denominator);
}
/**
* Returns this * n.
*/
public BigFraction multiply(long n)
{
return multiply(BigInteger.valueOf(n));
}
/**
* Returns this / f.
*/
public BigFraction divide(BigFraction f)
{
if(f == null)
throw new IllegalArgumentException("Null argument");
if(f.numerator.equals(BigInteger.ZERO))
throw new ArithmeticException("Divide by zero");
return new BigFraction(numerator.multiply(f.denominator), denominator.multiply(f.numerator));
}
/**
* Returns this / b.
*/
public BigFraction divide(BigInteger b)
{
if(b == null)
throw new IllegalArgumentException("Null argument");
if(b.equals(BigInteger.ZERO))
throw new ArithmeticException("Divide by zero");
return new BigFraction(numerator, denominator.multiply(b));
}
/**
* Returns this / n.
*/
public BigFraction divide(long n)
{
return divide(BigInteger.valueOf(n));
}
/**
* Returns this^exponent.
*/
public BigFraction pow(int exponent)
{
if(exponent == 0)
return BigFraction.ONE;
else if (exponent == 1)
return this;
else if (exponent < 0)
return new BigFraction(denominator.pow(-exponent), numerator.pow(-exponent), true);
else
return new BigFraction(numerator.pow(exponent), denominator.pow(exponent), true);
}
/**
* Returns 1/this.
*/
public BigFraction reciprocal()
{
if(this.numerator.equals(BigInteger.ZERO))
throw new ArithmeticException("Divide by zero");
return new BigFraction(denominator, numerator, true);
}
/**
* Returns the complement of this fraction, which is equal to 1 - this.
* Useful for probabilities/statistics.
*/
public BigFraction complement()
{
return new BigFraction(denominator.subtract(numerator), denominator, true);
}
/**
* Returns -this.
*/
public BigFraction negate()
{
return new BigFraction(numerator.negate(), denominator, true);
}
/**
* Returns -1, 0, or 1, representing the sign of this fraction.
*/
public int signum()
{
return numerator.signum();
}
/**
* Returns the absolute value of this.
*/
public BigFraction abs()
{
return (signum() < 0 ? negate() : this);
}
/**
* Returns a string representation of this, in the form
* numerator/denominator.
*/
public String toString()
{
return numerator.toString() + "/" + denominator.toString();
}
/**
* Returns if this object is equal to another object.
*/
public boolean equals(Object o)
{
if(!(o instanceof BigFraction))
return false;
BigFraction f = (BigFraction)o;
return numerator.equals(f.numerator) && denominator.equals(f.denominator);
}
/**
* Returns a hash code for this object.
*/
public int hashCode()
{
//using the method generated by Eclipse, but streamlined a bit..
return (31 + numerator.hashCode())*31 + denominator.hashCode();
}
/**
* Returns a negative, zero, or positive number, indicating if this object
* is less than, equal to, or greater than f, respectively.
*/
public int compareTo(BigFraction f)
{
if(f == null)
throw new IllegalArgumentException("Null argument");
//easy case: this and f have different signs
if(signum() != f.signum())
return signum() - f.signum();
//next easy case: this and f have the same denominator
if(denominator.equals(f.denominator))
return numerator.compareTo(f.numerator);
//not an easy case, so first make the denominators equal then compare the numerators
return numerator.multiply(f.denominator).compareTo(denominator.multiply(f.numerator));
}
/**
* Returns the smaller of this and f.
*/
public BigFraction min(BigFraction f)
{
if(f == null)
throw new IllegalArgumentException("Null argument");
return (this.compareTo(f) <= 0 ? this : f);
}
/**
* Returns the maximum of this and f.
*/
public BigFraction max(BigFraction f)
{
if(f == null)
throw new IllegalArgumentException("Null argument");
return (this.compareTo(f) >= 0 ? this : f);
}
/**
* Returns a positive BigFraction, greater than or equal to zero, and less than one.
*/
public static BigFraction random()
{
return new BigFraction(Math.random());
}
public final BigInteger getNumerator() { return numerator; }
public final BigInteger getDenominator() { return denominator; }
//implementation of Number class. may cause overflow.
public byte byteValue() { return (byte) Math.max(Byte.MIN_VALUE, Math.min(Byte.MAX_VALUE, longValue())); }
public short shortValue() { return (short)Math.max(Short.MIN_VALUE, Math.min(Short.MAX_VALUE, longValue())); }
public int intValue() { return (int) Math.max(Integer.MIN_VALUE, Math.min(Integer.MAX_VALUE, longValue())); }
public long longValue() { return Math.round(doubleValue()); }
public float floatValue() { return (float)doubleValue(); }
public double doubleValue() { return toBigDecimal(18).doubleValue(); }
/**
* Returns a BigDecimal representation of this fraction. If possible, the
* returned value will be exactly equal to the fraction. If not, the BigDecimal
* will have a scale large enough to hold the same number of significant figures
* as both numerator and denominator, or the equivalent of a double-precision
* number, whichever is more.
*/
public BigDecimal toBigDecimal()
{
//Implementation note: A fraction can be represented exactly in base-10 iff its
//denominator is of the form 2^a * 5^b, where a and b are nonnegative integers.
//(In other words, if there are no prime factors of the denominator except for
//2 and 5, or if the denominator is 1). So to determine if this denominator is
//of this form, continually divide by 2 to get the number of 2's, and then
//continually divide by 5 to get the number of 5's. Afterward, if the denominator
//is 1 then there are no other prime factors.
//Note: number of 2's is given by the number of trailing 0 bits in the number
int twos = denominator.getLowestSetBit();
BigInteger tmpDen = denominator.shiftRight(twos); // x / 2^n === x >> n
final BigInteger FIVE = BigInteger.valueOf(5);
int fives = 0;
BigInteger[] divMod = null;
//while(tmpDen % 5 == 0) { fives++; tmpDen /= 5; }
while(BigInteger.ZERO.equals((divMod = tmpDen.divideAndRemainder(FIVE))[1]))
{
fives++;
tmpDen = divMod[0];
}
if(BigInteger.ONE.equals(tmpDen))
{
//This fraction will terminate in base 10, so it can be represented exactly as
//a BigDecimal. We would now like to make the fraction of the form
//unscaled / 10^scale. We know that 2^x * 5^x = 10^x, and our denominator is
//in the form 2^twos * 5^fives. So use max(twos, fives) as the scale, and
//multiply the numerator and deminator by the appropriate number of 2's or 5's
//such that the denominator is of the form 2^scale * 5^scale. (Of course, we
//only have to actually multiply the numerator, since all we need for the
//BigDecimal constructor is the scale.
BigInteger unscaled = numerator;
int scale = Math.max(twos, fives);
if(twos < fives)
unscaled = unscaled.shiftLeft(fives - twos); //x * 2^n === x << n
else if (fives < twos)
unscaled = unscaled.multiply(FIVE.pow(twos - fives));
return new BigDecimal(unscaled, scale);
}
//else: this number will repeat infinitely in base-10. So try to figure out
//a good number of significant digits. Start with the number of digits required
//to represent the numerator and denominator in base-10, which is given by
//bitLength / log[2](10). (bitLenth is the number of digits in base-2).
final double LG10 = 3.321928094887362; //Precomputed ln(10)/ln(2), a.k.a. log[2](10)
int precision = Math.max(numerator.bitLength(), denominator.bitLength());
precision = (int)Math.ceil(precision / LG10);
//If the precision is less than 18 digits, use 18 digits so that the number
//will be at least as accurate as a cast to a double. For example, with
//the fraction 1/3, precision will be 1, giving a result of 0.3. This is
//quite a bit different from what a user would expect.
if(precision < 18)
precision = 18;
return toBigDecimal(precision);
}
/**
* Returns a BigDecimal representation of this fraction, with a given precision.
* @param precision the number of significant figures to be used in the result.
*/
public BigDecimal toBigDecimal(int precision)
{
return new BigDecimal(numerator).divide(new BigDecimal(denominator), new MathContext(precision, RoundingMode.HALF_EVEN));
}
//--------------------------------------------------------------------------
// PRIVATE FUNCTIONS
//--------------------------------------------------------------------------
/**
* Private constructor, used when you can be certain that the fraction is already in
* lowest terms. No check is done to reduce numerator/denominator. A check is still
* done to maintain a positive denominator.
*
* @param throwaway unused variable, only here to signal to the compiler that this
* constructor should be used.
*/
private BigFraction(BigInteger numerator, BigInteger denominator, boolean throwaway)
{
if(denominator.signum() < 0)
{
this.numerator = numerator.negate();
this.denominator = denominator.negate();
}
else
{
this.numerator = numerator;
this.denominator = denominator;
}
}
}
Другие советы
- Сделай это неизменяемый;
- Сделай это канонический, что означает , что 6/4 становится 3/2 (наибольший общий делитель алгоритм полезен для этого);
- Назовите это Рациональным, поскольку то, что вы представляете, является рациональное число;
- Вы могли бы использовать
BigIntegerдля хранения произвольно точных значений.Если не это , тоlong, который имеет более простую реализацию; - Пусть знаменатель всегда будет положительным.Знак должен сопровождаться числителем;
- Расширять
Number; - Реализовать
Comparable<T>; - Реализовать
equals()иhashCode(); - Добавить заводской метод для числа, представленного
String; - Добавьте несколько удобных заводских методов;
- Добавить a
toString();и - Сделай это
Serializable.
На самом деле, примерьте это на размер.Он запускается, но может иметь некоторые проблемы:
public class BigRational extends Number implements Comparable<BigRational>, Serializable {
public final static BigRational ZERO = new BigRational(BigInteger.ZERO, BigInteger.ONE);
private final static long serialVersionUID = 1099377265582986378L;
private final BigInteger numerator, denominator;
private BigRational(BigInteger numerator, BigInteger denominator) {
this.numerator = numerator;
this.denominator = denominator;
}
private static BigRational canonical(BigInteger numerator, BigInteger denominator, boolean checkGcd) {
if (denominator.signum() == 0) {
throw new IllegalArgumentException("denominator is zero");
}
if (numerator.signum() == 0) {
return ZERO;
}
if (denominator.signum() < 0) {
numerator = numerator.negate();
denominator = denominator.negate();
}
if (checkGcd) {
BigInteger gcd = numerator.gcd(denominator);
if (!gcd.equals(BigInteger.ONE)) {
numerator = numerator.divide(gcd);
denominator = denominator.divide(gcd);
}
}
return new BigRational(numerator, denominator);
}
public static BigRational getInstance(BigInteger numerator, BigInteger denominator) {
return canonical(numerator, denominator, true);
}
public static BigRational getInstance(long numerator, long denominator) {
return canonical(new BigInteger("" + numerator), new BigInteger("" + denominator), true);
}
public static BigRational getInstance(String numerator, String denominator) {
return canonical(new BigInteger(numerator), new BigInteger(denominator), true);
}
public static BigRational valueOf(String s) {
Pattern p = Pattern.compile("(-?\\d+)(?:.(\\d+)?)?0*(?:e(-?\\d+))?");
Matcher m = p.matcher(s);
if (!m.matches()) {
throw new IllegalArgumentException("Unknown format '" + s + "'");
}
// this translates 23.123e5 to 25,123 / 1000 * 10^5 = 2,512,300 / 1 (GCD)
String whole = m.group(1);
String decimal = m.group(2);
String exponent = m.group(3);
String n = whole;
// 23.123 => 23123
if (decimal != null) {
n += decimal;
}
BigInteger numerator = new BigInteger(n);
// exponent is an int because BigInteger.pow() takes an int argument
// it gets more difficult if exponent needs to be outside {-2 billion,2 billion}
int exp = exponent == null ? 0 : Integer.valueOf(exponent);
int decimalPlaces = decimal == null ? 0 : decimal.length();
exp -= decimalPlaces;
BigInteger denominator;
if (exp < 0) {
denominator = BigInteger.TEN.pow(-exp);
} else {
numerator = numerator.multiply(BigInteger.TEN.pow(exp));
denominator = BigInteger.ONE;
}
// done
return canonical(numerator, denominator, true);
}
// Comparable
public int compareTo(BigRational o) {
// note: this is a bit of cheat, relying on BigInteger.compareTo() returning
// -1, 0 or 1. For the more general contract of compareTo(), you'd need to do
// more checking
if (numerator.signum() != o.numerator.signum()) {
return numerator.signum() - o.numerator.signum();
} else {
// oddly BigInteger has gcd() but no lcm()
BigInteger i1 = numerator.multiply(o.denominator);
BigInteger i2 = o.numerator.multiply(denominator);
return i1.compareTo(i2); // expensive!
}
}
public BigRational add(BigRational o) {
if (o.numerator.signum() == 0) {
return this;
} else if (numerator.signum() == 0) {
return o;
} else if (denominator.equals(o.denominator)) {
return new BigRational(numerator.add(o.numerator), denominator);
} else {
return canonical(numerator.multiply(o.denominator).add(o.numerator.multiply(denominator)), denominator.multiply(o.denominator), true);
}
}
public BigRational multiply(BigRational o) {
if (numerator.signum() == 0 || o.numerator.signum( )== 0) {
return ZERO;
} else if (numerator.equals(o.denominator)) {
return canonical(o.numerator, denominator, true);
} else if (o.numerator.equals(denominator)) {
return canonical(numerator, o.denominator, true);
} else if (numerator.negate().equals(o.denominator)) {
return canonical(o.numerator.negate(), denominator, true);
} else if (o.numerator.negate().equals(denominator)) {
return canonical(numerator.negate(), o.denominator, true);
} else {
return canonical(numerator.multiply(o.numerator), denominator.multiply(o.denominator), true);
}
}
public BigInteger getNumerator() { return numerator; }
public BigInteger getDenominator() { return denominator; }
public boolean isInteger() { return numerator.signum() == 0 || denominator.equals(BigInteger.ONE); }
public BigRational negate() { return new BigRational(numerator.negate(), denominator); }
public BigRational invert() { return canonical(denominator, numerator, false); }
public BigRational abs() { return numerator.signum() < 0 ? negate() : this; }
public BigRational pow(int exp) { return canonical(numerator.pow(exp), denominator.pow(exp), true); }
public BigRational subtract(BigRational o) { return add(o.negate()); }
public BigRational divide(BigRational o) { return multiply(o.invert()); }
public BigRational min(BigRational o) { return compareTo(o) <= 0 ? this : o; }
public BigRational max(BigRational o) { return compareTo(o) >= 0 ? this : o; }
public BigDecimal toBigDecimal(int scale, RoundingMode roundingMode) {
return isInteger() ? new BigDecimal(numerator) : new BigDecimal(numerator).divide(new BigDecimal(denominator), scale, roundingMode);
}
// Number
public int intValue() { return isInteger() ? numerator.intValue() : numerator.divide(denominator).intValue(); }
public long longValue() { return isInteger() ? numerator.longValue() : numerator.divide(denominator).longValue(); }
public float floatValue() { return (float)doubleValue(); }
public double doubleValue() { return isInteger() ? numerator.doubleValue() : numerator.doubleValue() / denominator.doubleValue(); }
@Override
public String toString() { return isInteger() ? String.format("%,d", numerator) : String.format("%,d / %,d", numerator, denominator); }
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
BigRational that = (BigRational) o;
if (denominator != null ? !denominator.equals(that.denominator) : that.denominator != null) return false;
if (numerator != null ? !numerator.equals(that.numerator) : that.numerator != null) return false;
return true;
}
@Override
public int hashCode() {
int result = numerator != null ? numerator.hashCode() : 0;
result = 31 * result + (denominator != null ? denominator.hashCode() : 0);
return result;
}
public static void main(String args[]) {
BigRational r1 = BigRational.valueOf("3.14e4");
BigRational r2 = BigRational.getInstance(111, 7);
dump("r1", r1);
dump("r2", r2);
dump("r1 + r2", r1.add(r2));
dump("r1 - r2", r1.subtract(r2));
dump("r1 * r2", r1.multiply(r2));
dump("r1 / r2", r1.divide(r2));
dump("r2 ^ 2", r2.pow(2));
}
public static void dump(String name, BigRational r) {
System.out.printf("%s = %s%n", name, r);
System.out.printf("%s.negate() = %s%n", name, r.negate());
System.out.printf("%s.invert() = %s%n", name, r.invert());
System.out.printf("%s.intValue() = %,d%n", name, r.intValue());
System.out.printf("%s.longValue() = %,d%n", name, r.longValue());
System.out.printf("%s.floatValue() = %,f%n", name, r.floatValue());
System.out.printf("%s.doubleValue() = %,f%n", name, r.doubleValue());
System.out.println();
}
}
Результат равен:
r1 = 31,400
r1.negate() = -31,400
r1.invert() = 1 / 31,400
r1.intValue() = 31,400
r1.longValue() = 31,400
r1.floatValue() = 31,400.000000
r1.doubleValue() = 31,400.000000
r2 = 111 / 7
r2.negate() = -111 / 7
r2.invert() = 7 / 111
r2.intValue() = 15
r2.longValue() = 15
r2.floatValue() = 15.857142
r2.doubleValue() = 15.857143
r1 + r2 = 219,911 / 7
r1 + r2.negate() = -219,911 / 7
r1 + r2.invert() = 7 / 219,911
r1 + r2.intValue() = 31,415
r1 + r2.longValue() = 31,415
r1 + r2.floatValue() = 31,415.857422
r1 + r2.doubleValue() = 31,415.857143
r1 - r2 = 219,689 / 7
r1 - r2.negate() = -219,689 / 7
r1 - r2.invert() = 7 / 219,689
r1 - r2.intValue() = 31,384
r1 - r2.longValue() = 31,384
r1 - r2.floatValue() = 31,384.142578
r1 - r2.doubleValue() = 31,384.142857
r1 * r2 = 3,485,400 / 7
r1 * r2.negate() = -3,485,400 / 7
r1 * r2.invert() = 7 / 3,485,400
r1 * r2.intValue() = 497,914
r1 * r2.longValue() = 497,914
r1 * r2.floatValue() = 497,914.281250
r1 * r2.doubleValue() = 497,914.285714
r1 / r2 = 219,800 / 111
r1 / r2.negate() = -219,800 / 111
r1 / r2.invert() = 111 / 219,800
r1 / r2.intValue() = 1,980
r1 / r2.longValue() = 1,980
r1 / r2.floatValue() = 1,980.180176
r1 / r2.doubleValue() = 1,980.180180
r2 ^ 2 = 12,321 / 49
r2 ^ 2.negate() = -12,321 / 49
r2 ^ 2.invert() = 49 / 12,321
r2 ^ 2.intValue() = 251
r2 ^ 2.longValue() = 251
r2 ^ 2.floatValue() = 251.448975
r2 ^ 2.doubleValue() = 251.448980
Я пытаюсь работать с правильными дробями в Java.
Математика Apache Commons Math у него был Фракция занятия продолжались довольно долго.В большинстве случаев ответ на: "Мальчик, я бы хотел, чтобы в Java было что-то вроде X в основной библиотеке!" можно найти под эгидой Библиотека Apache Commons для общего доступа.
Пожалуйста, сделайте это неизменяемым типом!Значение доли не меняется - например, половина не становится третью.Вместо setDenominator у вас мог бы быть withDenominator, который возвращает новое дробь, имеющая тот же числитель, но указанный знаменатель.
Жизнь - это намного проще с неизменяемыми типами.
Переопределение equals и hashcode также было бы разумным, поэтому его можно использовать в картах и наборах.Замечания программиста-вне закона об арифметических операторах и форматировании строк тоже хороши.
В качестве общего руководства взгляните на BigInteger и BigDecimal.Они не делают одно и то же, но они достаточно похожи, чтобы натолкнуть вас на хорошие идеи.
Ну, во-первых, я бы избавился от установщиков и сделал дроби неизменяемыми.
Вероятно, вам также понадобятся методы для добавления, вычитания и т.д., и, возможно, какой-то способ получить представление в различных строковых форматах.
Редактировать:Я бы, вероятно, пометил поля как "окончательные", чтобы обозначить свое намерение, но я думаю, что это не имеет большого значения...
- Это довольно бессмысленно без арифметических методов, таких как add() и multiply() и т.д.
- Вам определенно следует переопределить equals() и hashCode().
- Вам следует либо добавить метод для нормализации дроби, либо сделать это автоматически.Подумайте, хотите ли вы, чтобы 1/2 и 2/4 считались одинаковыми или нет - это имеет значение для методов equals(), hashCode() и compareTo().
Мне нужно будет упорядочить их от наименьшего к наибольшему, поэтому в конечном итоге мне также нужно будет представить их как double
Не совсем необходимо.(На самом деле, если вы хотите правильно обрабатывать равенство, не полагайтесь на double для правильной работы.) Если b * d положительное, a / b < c/d, если ad < до н.э.Если задействованы отрицательные целые числа, с этим можно справиться соответствующим образом...
Я мог бы переписать как:
public int compareTo(Fraction frac)
{
// we are comparing this=a/b with frac=c/d
// by multiplying both sides by bd.
// If bd is positive, then a/b < c/d <=> ad < bc.
// If bd is negative, then a/b < c/d <=> ad > bc.
// If bd is 0, then you've got other problems (either b=0 or d=0)
int d = frac.getDenominator();
long ad = (long)this.numerator * d;
long bc = (long)this.denominator * frac.getNumerator();
long diff = ((long)d*this.denominator > 0) ? (ad-bc) : (bc-ad);
return (diff > 0 ? 1 : (diff < 0 ? -1 : 0));
}
Использование long это делается для того, чтобы убедиться, что не произойдет переполнения, если вы умножите два больших ints.обработайте, если вы можете гарантировать, что знаменатель всегда неотрицателен (если он отрицательный, просто отрицайте как числитель, так и знаменатель), тогда вы можете избавиться от необходимости проверять, является ли b * d положительным, и сэкономить несколько шагов.Я не уверен, какое поведение вы ищете с нулевым знаменателем.
Не уверен, как производительность сравнивается с использованием удвоений для сравнения.(то есть, если вы так сильно заботитесь о производительности) Вот тестовый метод, который я использовал для проверки.(Кажется, работает должным образом.)
public static void main(String[] args)
{
int a = Integer.parseInt(args[0]);
int b = Integer.parseInt(args[1]);
int c = Integer.parseInt(args[2]);
int d = Integer.parseInt(args[3]);
Fraction f1 = new Fraction(a,b);
Fraction f2 = new Fraction(c,d);
int rel = f1.compareTo(f2);
String relstr = "<=>";
System.out.println(a+"/"+b+" "+relstr.charAt(rel+1)+" "+c+"/"+d);
}
(p.s.вы могли бы рассмотреть возможность реструктуризации для внедрения Comparable или Comparator для вашего класса.)
Одним из очень незначительных улучшений потенциально может быть сохранение вычисляемого вами двойного значения, чтобы вы вычисляли его только при первом обращении.Это не будет большим выигрышем, если вы не будете часто пользоваться этим номером, но сделать это тоже не слишком сложно.
Еще одним моментом может быть проверка ошибок, которую вы выполняете в знаменателе...вы автоматически меняете 0 на 1.Не уверен, правильно ли это для вашего конкретного приложения, но в целом, если кто-то пытается разделить на 0, что-то очень неправильно.Я бы позволил этому генерировать исключение (специализированное исключение, если вы считаете, что это необходимо), а не изменять значение, казалось бы, произвольным образом, который не известен пользователю.
В дополнение к некоторым другим комментариям, о добавлении методов для добавления вычитания и т.д. ... Поскольку вы не упомянули, что они вам нужны, я предполагаю, что у вас их нет.И если вы не создаете библиотеку, которая действительно будет использоваться во многих местах или другими людьми, выбирайте YAGNI (она вам не понадобится, поэтому ее там не должно быть).
Существует несколько способов улучшить этот или любой другой тип значения:
- Создайте свой класс неизменяемый, включая окончательные числитель и знаменатель
- Автоматически преобразование дробей в каноническую форму, например2/4 -> 1/2
- Реализовать toString()
- Реализуйте "общедоступное статическое значение дроби (String s)" для преобразования строк в дроби.Реализуйте аналогичные заводские методы для преобразования из int, double и т.д.
- Реализовать сложение, умножение и т. Д
- Добавить конструктор из целых чисел
- Переопределить equals/Хэш-код
- Рассмотрите возможность создания Fraction интерфейса с реализацией, которая при необходимости переключается на BigInteger
- Рассмотрите возможность подклассирования Число
- Рассмотрите возможность включения именованных констант для общих значений, таких как 0 и 1
- Подумайте о том, чтобы сделать его сериализуемым
- Тест на деление на ноль
- Документируйте свой API
В принципе, взгляните на API для других классов значений, таких как Двойной, Целое число и делайте то, что они делают :)
Если вы умножите числитель и знаменатель одной дроби на знаменатель другой и наоборот, в итоге вы получите две дроби (которые по-прежнему имеют одинаковые значения) с одинаковым знаменателем, и вы сможете напрямую сравнить числители.Следовательно, вам не нужно было бы вычислять двойное значение:
public int compareTo(Fraction frac) {
int t = this.numerator * frac.getDenominator();
int f = frac.getNumerator() * this.denominator;
if(t>f) return 1;
if(f>t) return -1;
return 0;
}
как бы я улучшил этот код:
- конструктор, основанный на строковой дроби (String s) //ожидать "число / number"
- конструктор копирования Fraction(копия фракции)
- переопределить метод clone (клонирование)
- реализует методы equals, toString и hashcode
- реализует интерфейс java.io.Serializable, Сопоставимый
- метод "double getDoubleValue()"
- метод add /divide / и т.д...
- Я бы сделал этот класс неизменяемым (без установщиков)
У вас уже есть функция сравнения ...Я бы реализовал Сопоставимый интерфейс.
Хотя, возможно, на самом деле это не имеет значения для того, что вы собираетесь с этим делать.
В частности:Есть ли лучший способ справиться с передачей нулевого знаменателя?Установка знаменателя в 1 кажется очень произвольной.Как я могу сделать это правильно?
Я бы сказал, выбросить ArithmeticException для деления на ноль, поскольку это действительно то, что происходит:
public Fraction(int numerator, int denominator) {
if(denominator == 0)
throw new ArithmeticException("Divide by zero.");
this.numerator = numerator;
this.denominator = denominator;
}
Вместо "Разделить на ноль" вы можете захотеть, чтобы в сообщении было написано "Разделить на ноль:Знаменатель дроби равен нулю."
После того, как вы создали объект fraction, зачем вам разрешать другим объектам устанавливать числитель или знаменатель?Я бы подумал, что они должны быть доступны только для чтения.Это делает объект неизменяемым...
Также ... установка знаменателя в ноль должна вызвать исключение недопустимого аргумента (я не знаю, что это такое в Java)
У Тимоти Бадда есть прекрасная реализация класса Rational в его "Структурах данных на C ++".Другой язык, конечно, но он очень хорошо переносится на Java.
Я бы порекомендовал больше конструкторов.Конструктор по умолчанию будет иметь числитель 0, знаменатель 1.Один конструктор arg предполагал бы знаменатель, равный 1.Подумайте, как ваши пользователи могли бы использовать этот класс.
Нет проверки на нулевой знаменатель?Программирование по контракту заставило бы вас добавить это.
Я приведу третью, или пятую, или любую другую рекомендацию по тому, как сделать вашу дробь неизменяемой.Я бы также рекомендовал вам, чтобы он расширил Число класс.Я бы, наверное, посмотрел на Двойной класс, поскольку вы, вероятно, захотите реализовать многие из тех же методов.
Вероятно, вам также следует реализовать Сопоставимый и Сериализуемый поскольку такое поведение, вероятно, будет ожидаемым.Таким образом, вам нужно будет реализовать compareTo().Вам также нужно будет переопределить equals(), и я не могу достаточно сильно подчеркнуть, что вы также переопределяете hashCode().Это может быть один из немногих случаев, когда вы не хотите, чтобы compareTo() и equals() были согласованными, поскольку дроби, приводимые друг к другу, не обязательно равны.
Практика очистки, которая мне нравится, заключается в том, чтобы иметь только один возврат.
public int compareTo(Fraction frac) {
int result = 0
double t = this.doubleValue();
double f = frac.doubleValue();
if(t>f)
result = 1;
else if(f>t)
result -1;
return result;
}
Используйте рациональный класс из Jнаука библиотека.Это лучшая вещь для дробной арифметики, которую я видел в Java.
Я все убрал ответ клетуса:
- Добавлен Javadoc для всех методов.
- Добавлены проверки предварительных условий метода.
- Заменен пользовательский синтаксический анализ в
valueOf(String)с помощьюBigInteger(String)что является одновременно более гибким и быстрым.
import com.google.common.base.Splitter;
import java.math.BigDecimal;
import java.math.BigInteger;
import java.math.RoundingMode;
import java.util.List;
import java.util.Objects;
import org.bitbucket.cowwoc.preconditions.Preconditions;
/**
* A rational fraction, represented by {@code numerator / denominator}.
* <p>
* This implementation is based on <a
* href="https://stackoverflow.com/a/474577/14731">https://stackoverflow.com/a/474577/14731</a>
* <p>
* @author Gili Tzabari
*/
public final class BigRational extends Number implements Comparable<BigRational>
{
private static final long serialVersionUID = 0L;
public static final BigRational ZERO = new BigRational(BigInteger.ZERO, BigInteger.ONE);
public static final BigRational ONE = new BigRational(BigInteger.ONE, BigInteger.ONE);
/**
* Ensures the fraction the denominator is positive and optionally divides the numerator and
* denominator by the greatest common factor.
* <p>
* @param numerator a numerator
* @param denominator a denominator
* @param checkGcd true if the numerator and denominator should be divided by the greatest
* common factor
* @return the canonical representation of the rational fraction
*/
private static BigRational canonical(BigInteger numerator, BigInteger denominator,
boolean checkGcd)
{
assert (numerator != null);
assert (denominator != null);
if (denominator.signum() == 0)
throw new IllegalArgumentException("denominator is zero");
if (numerator.signum() == 0)
return ZERO;
BigInteger newNumerator = numerator;
BigInteger newDenominator = denominator;
if (newDenominator.signum() < 0)
{
newNumerator = newNumerator.negate();
newDenominator = newDenominator.negate();
}
if (checkGcd)
{
BigInteger gcd = newNumerator.gcd(newDenominator);
if (!gcd.equals(BigInteger.ONE))
{
newNumerator = newNumerator.divide(gcd);
newDenominator = newDenominator.divide(gcd);
}
}
return new BigRational(newNumerator, newDenominator);
}
/**
* @param numerator a numerator
* @param denominator a denominator
* @return a BigRational having value {@code numerator / denominator}
* @throws NullPointerException if numerator or denominator are null
*/
public static BigRational valueOf(BigInteger numerator, BigInteger denominator)
{
Preconditions.requireThat(numerator, "numerator").isNotNull();
Preconditions.requireThat(denominator, "denominator").isNotNull();
return canonical(numerator, denominator, true);
}
/**
* @param numerator a numerator
* @param denominator a denominator
* @return a BigRational having value {@code numerator / denominator}
*/
public static BigRational valueOf(long numerator, long denominator)
{
BigInteger bigNumerator = BigInteger.valueOf(numerator);
BigInteger bigDenominator = BigInteger.valueOf(denominator);
return canonical(bigNumerator, bigDenominator, true);
}
/**
* @param value the parameter value
* @param name the parameter name
* @return the BigInteger representation of the parameter
* @throws NumberFormatException if value is not a valid representation of BigInteger
*/
private static BigInteger requireBigInteger(String value, String name)
throws NumberFormatException
{
try
{
return new BigInteger(value);
}
catch (NumberFormatException e)
{
throw (NumberFormatException) new NumberFormatException("Invalid " + name + ": " + value).
initCause(e);
}
}
/**
* @param numerator a numerator
* @param denominator a denominator
* @return a BigRational having value {@code numerator / denominator}
* @throws NullPointerException if numerator or denominator are null
* @throws IllegalArgumentException if numerator or denominator are empty
* @throws NumberFormatException if numerator or denominator are not a valid representation of
* BigDecimal
*/
public static BigRational valueOf(String numerator, String denominator)
throws NullPointerException, IllegalArgumentException, NumberFormatException
{
Preconditions.requireThat(numerator, "numerator").isNotNull().isNotEmpty();
Preconditions.requireThat(denominator, "denominator").isNotNull().isNotEmpty();
BigInteger bigNumerator = requireBigInteger(numerator, "numerator");
BigInteger bigDenominator = requireBigInteger(denominator, "denominator");
return canonical(bigNumerator, bigDenominator, true);
}
/**
* @param value a string representation of a rational fraction (e.g. "12.34e5" or "3/4")
* @return a BigRational representation of the String
* @throws NullPointerException if value is null
* @throws IllegalArgumentException if value is empty
* @throws NumberFormatException if numerator or denominator are not a valid representation of
* BigDecimal
*/
public static BigRational valueOf(String value)
throws NullPointerException, IllegalArgumentException, NumberFormatException
{
Preconditions.requireThat(value, "value").isNotNull().isNotEmpty();
List<String> fractionParts = Splitter.on('/').splitToList(value);
if (fractionParts.size() == 1)
return valueOfRational(value);
if (fractionParts.size() == 2)
return BigRational.valueOf(fractionParts.get(0), fractionParts.get(1));
throw new IllegalArgumentException("Too many slashes: " + value);
}
/**
* @param value a string representation of a rational fraction (e.g. "12.34e5")
* @return a BigRational representation of the String
* @throws NullPointerException if value is null
* @throws IllegalArgumentException if value is empty
* @throws NumberFormatException if numerator or denominator are not a valid representation of
* BigDecimal
*/
private static BigRational valueOfRational(String value)
throws NullPointerException, IllegalArgumentException, NumberFormatException
{
Preconditions.requireThat(value, "value").isNotNull().isNotEmpty();
BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal(value);
int scale = bigDecimal.scale();
BigInteger numerator = bigDecimal.unscaledValue();
BigInteger denominator;
if (scale > 0)
denominator = BigInteger.TEN.pow(scale);
else
{
numerator = numerator.multiply(BigInteger.TEN.pow(-scale));
denominator = BigInteger.ONE;
}
return canonical(numerator, denominator, true);
}
private final BigInteger numerator;
private final BigInteger denominator;
/**
* @param numerator the numerator
* @param denominator the denominator
* @throws NullPointerException if numerator or denominator are null
*/
private BigRational(BigInteger numerator, BigInteger denominator)
{
Preconditions.requireThat(numerator, "numerator").isNotNull();
Preconditions.requireThat(denominator, "denominator").isNotNull();
this.numerator = numerator;
this.denominator = denominator;
}
/**
* @return the numerator
*/
public BigInteger getNumerator()
{
return numerator;
}
/**
* @return the denominator
*/
public BigInteger getDenominator()
{
return denominator;
}
@Override
@SuppressWarnings("AccessingNonPublicFieldOfAnotherObject")
public int compareTo(BigRational other)
{
Preconditions.requireThat(other, "other").isNotNull();
// canonical() ensures denominator is positive
if (numerator.signum() != other.numerator.signum())
return numerator.signum() - other.numerator.signum();
// Set the denominator to a common multiple before comparing the numerators
BigInteger first = numerator.multiply(other.denominator);
BigInteger second = other.numerator.multiply(denominator);
return first.compareTo(second);
}
/**
* @param other another rational fraction
* @return the result of adding this object to {@code other}
* @throws NullPointerException if other is null
*/
@SuppressWarnings("AccessingNonPublicFieldOfAnotherObject")
public BigRational add(BigRational other)
{
Preconditions.requireThat(other, "other").isNotNull();
if (other.numerator.signum() == 0)
return this;
if (numerator.signum() == 0)
return other;
if (denominator.equals(other.denominator))
return new BigRational(numerator.add(other.numerator), denominator);
return canonical(numerator.multiply(other.denominator).
add(other.numerator.multiply(denominator)),
denominator.multiply(other.denominator), true);
}
/**
* @param other another rational fraction
* @return the result of subtracting {@code other} from this object
* @throws NullPointerException if other is null
*/
@SuppressWarnings("AccessingNonPublicFieldOfAnotherObject")
public BigRational subtract(BigRational other)
{
return add(other.negate());
}
/**
* @param other another rational fraction
* @return the result of multiplying this object by {@code other}
* @throws NullPointerException if other is null
*/
@SuppressWarnings("AccessingNonPublicFieldOfAnotherObject")
public BigRational multiply(BigRational other)
{
Preconditions.requireThat(other, "other").isNotNull();
if (numerator.signum() == 0 || other.numerator.signum() == 0)
return ZERO;
if (numerator.equals(other.denominator))
return canonical(other.numerator, denominator, true);
if (other.numerator.equals(denominator))
return canonical(numerator, other.denominator, true);
if (numerator.negate().equals(other.denominator))
return canonical(other.numerator.negate(), denominator, true);
if (other.numerator.negate().equals(denominator))
return canonical(numerator.negate(), other.denominator, true);
return canonical(numerator.multiply(other.numerator), denominator.multiply(other.denominator),
true);
}
/**
* @param other another rational fraction
* @return the result of dividing this object by {@code other}
* @throws NullPointerException if other is null
*/
public BigRational divide(BigRational other)
{
return multiply(other.invert());
}
/**
* @return true if the object is a whole number
*/
public boolean isInteger()
{
return numerator.signum() == 0 || denominator.equals(BigInteger.ONE);
}
/**
* Returns a BigRational whose value is (-this).
* <p>
* @return -this
*/
public BigRational negate()
{
return new BigRational(numerator.negate(), denominator);
}
/**
* @return a rational fraction with the numerator and denominator swapped
*/
public BigRational invert()
{
return canonical(denominator, numerator, false);
}
/**
* @return the absolute value of this {@code BigRational}
*/
public BigRational abs()
{
if (numerator.signum() < 0)
return negate();
return this;
}
/**
* @param exponent exponent to which both numerator and denominator is to be raised.
* @return a BigRational whose value is (this<sup>exponent</sup>).
*/
public BigRational pow(int exponent)
{
return canonical(numerator.pow(exponent), denominator.pow(exponent), true);
}
/**
* @param other another rational fraction
* @return the minimum of this object and the other fraction
*/
public BigRational min(BigRational other)
{
if (compareTo(other) <= 0)
return this;
return other;
}
/**
* @param other another rational fraction
* @return the maximum of this object and the other fraction
*/
public BigRational max(BigRational other)
{
if (compareTo(other) >= 0)
return this;
return other;
}
/**
* @param scale scale of the BigDecimal quotient to be returned
* @param roundingMode the rounding mode to apply
* @return a BigDecimal representation of this object
* @throws NullPointerException if roundingMode is null
*/
public BigDecimal toBigDecimal(int scale, RoundingMode roundingMode)
{
Preconditions.requireThat(roundingMode, "roundingMode").isNotNull();
if (isInteger())
return new BigDecimal(numerator);
return new BigDecimal(numerator).divide(new BigDecimal(denominator), scale, roundingMode);
}
@Override
public int intValue()
{
return (int) longValue();
}
@Override
public long longValue()
{
if (isInteger())
return numerator.longValue();
return numerator.divide(denominator).longValue();
}
@Override
public float floatValue()
{
return (float) doubleValue();
}
@Override
public double doubleValue()
{
if (isInteger())
return numerator.doubleValue();
return numerator.doubleValue() / denominator.doubleValue();
}
@Override
@SuppressWarnings("AccessingNonPublicFieldOfAnotherObject")
public boolean equals(Object o)
{
if (this == o)
return true;
if (!(o instanceof BigRational))
return false;
BigRational other = (BigRational) o;
return numerator.equals(other.denominator) && Objects.equals(denominator, other.denominator);
}
@Override
public int hashCode()
{
return Objects.hash(numerator, denominator);
}
/**
* Returns the String representation: {@code numerator / denominator}.
*/
@Override
public String toString()
{
if (isInteger())
return String.format("%,d", numerator);
return String.format("%,d / %,d", numerator, denominator);
}
}
Первоначальное замечание:
Никогда не пиши этого:
if ( condition ) statement;
Это намного лучше
if ( condition ) { statement };
Просто творите, чтобы выработать хорошую привычку.
Сделав класс неизменяемым, как предложено, вы также можете воспользоваться double для выполнения операций equals и hashCode и compareTo
Вот моя быстрая грязная версия:
public final class Fraction implements Comparable {
private final int numerator;
private final int denominator;
private final Double internal;
public static Fraction createFraction( int numerator, int denominator ) {
return new Fraction( numerator, denominator );
}
private Fraction(int numerator, int denominator) {
this.numerator = numerator;
this.denominator = denominator;
this.internal = ((double) numerator)/((double) denominator);
}
public int getNumerator() {
return this.numerator;
}
public int getDenominator() {
return this.denominator;
}
private double doubleValue() {
return internal;
}
public int compareTo( Object o ) {
if ( o instanceof Fraction ) {
return internal.compareTo( ((Fraction)o).internal );
}
return 1;
}
public boolean equals( Object o ) {
if ( o instanceof Fraction ) {
return this.internal.equals( ((Fraction)o).internal );
}
return false;
}
public int hashCode() {
return internal.hashCode();
}
public String toString() {
return String.format("%d/%d", numerator, denominator );
}
public static void main( String [] args ) {
System.out.println( Fraction.createFraction( 1 , 2 ) ) ;
System.out.println( Fraction.createFraction( 1 , 2 ).hashCode() ) ;
System.out.println( Fraction.createFraction( 1 , 2 ).compareTo( Fraction.createFraction(2,4) ) ) ;
System.out.println( Fraction.createFraction( 1 , 2 ).equals( Fraction.createFraction(4,8) ) ) ;
System.out.println( Fraction.createFraction( 3 , 9 ).equals( Fraction.createFraction(1,3) ) ) ;
}
}
Что касается статического фабричного метода, то он может быть полезен позже, если вы создадите подкласс Fraction для обработки более сложных задач или если вы решите использовать пул для наиболее часто используемых объектов.
Возможно, это не так, я просто хотел указать на это.:)
Видишь Эффективная Java первый пункт.
Может быть полезно добавить простые вещи, такие как взаимность, получить остаток и получить целое.
Даже если у вас есть методы compareTo(), если вы хотите использовать утилиты, такие как Collections.sort(), то вам также следует реализовать Comparable .
public class Fraction extends Number implements Comparable<Fraction> {
...
}
Кроме того, для красивого отображения я рекомендую переопределить toString()
public String toString() {
return this.getNumerator() + "/" + this.getDenominator();
}
И, наконец, я бы сделал класс общедоступным, чтобы вы могли использовать его из разных пакетов.
Эта функция, упрощающая использование алгоритма евклида, весьма полезна при определении дробей
public Fraction simplify(){
int safe;
int h= Math.max(numerator, denominator);
int h2 = Math.min(denominator, numerator);
if (h == 0){
return new Fraction(1,1);
}
while (h>h2 && h2>0){
h = h - h2;
if (h>h2){
safe = h;
h = h2;
h2 = safe;
}
}
return new Fraction(numerator/h,denominator/h);
}
Для реализации дроби промышленного уровня / Rational я бы реализовал ее так, чтобы она могла представлять NaN, положительную бесконечность, отрицательную бесконечность и, необязательно, отрицательный ноль с операционной семантикой, точно такой же, как стандартные состояния IEEE 754 для арифметики с плавающей запятой (это также облегчает преобразование в / из значений с плавающей запятой).Плюс, поскольку для сравнения с нулем, единицей и специальными значениями выше требуется только простое, но комбинированное сравнение числителя и знаменателя с 0 и 1 - я бы добавил несколько методов isXXX и compareToXXX для простоты использования (например.eq0() будет использовать числитель == 0 && знаменатель != 0 за кулисами вместо того, чтобы позволить клиенту сравнивать с экземпляром с нулевым значением).Некоторые статически предопределенные значения (НОЛЬ, ОДИН, ДВА, ДЕСЯТЬ, ONE_TENTH, NAN и т.д.) Также полезны, поскольку они отображаются в нескольких местах как постоянные значения.Это лучший способ, ИМХО.
Фракция класса:
public class Fraction {
private int num; // numerator
private int denom; // denominator
// default constructor
public Fraction() {}
// constructor
public Fraction( int a, int b ) {
num = a;
if ( b == 0 )
throw new ZeroDenomException();
else
denom = b;
}
// return string representation of ComplexNumber
@Override
public String toString() {
return "( " + num + " / " + denom + " )";
}
// the addition operation
public Fraction add(Fraction x){
return new Fraction(
x.num * denom + x.denom * num, x.denom * denom );
}
// the multiplication operation
public Fraction multiply(Fraction x) {
return new Fraction(x.num * num, x.denom * denom);
}
}
Основная программа:
static void main(String[] args){
Scanner input = new Scanner(System.in);
System.out.println("Enter numerator and denominator of first fraction");
int num1 =input.nextInt();
int denom1 =input.nextInt();
Fraction x = new Fraction(num1, denom1);
System.out.println("Enter numerator and denominator of second fraction");
int num2 =input.nextInt();
int denom2 =input.nextInt();
Fraction y = new Fraction(num2, denom2);
Fraction result = new Fraction();
System.out.println("Enter required operation: A (Add), M (Multiply)");
char op = input.next().charAt(0);
if(op == 'A') {
result = x.add(y);
System.out.println(x + " + " + y + " = " + result);
}
Не связан с StackOverflow
