86. Java 数字和字符串 - 数字

86. Java 数字和字符串 - 数字

一、引言：数字类的使用与包装

大家好！今天我们将讨论 Java 中的数字处理，以及如何使用 数字包装类。在 Java 中，我们通常使用基元类型来处理数字，例如 int 或 float，但是在某些情况下，我们需要将这些基元类型封装成对象，这就是数字包装类的作用。

数字包装类位于 java.lang 包下，主要用于包装基本数据类型为对象，使得它们可以作为对象传递给需要对象参数的方法。这样，Java 能够提供更多的功能，特别是通过这些类来进行数字的转换、比较和格式化输出等操作。

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二、数字包装类：Number 类及其子类

在 Java 中，所有数字包装类都是 Number 类 的子类。Number 类本身是一个抽象类，不能直接实例化。它的主要作用是为所有的数字类型提供一些通用的操作方法，比如转换和比较等。

Number 类及其子类

Java 为每个基本数据类型提供了一个对应的包装类，下面是这些包装类的列表：

• Byte - 对应 byte
• Short - 对应 short
• Integer - 对应 int
• Long - 对应 long
• Float - 对应 float
• Double - 对应 double
• Character - 对应 char

在这些类中，BigDecimal 和 BigInteger 用于高精度计算，而 AtomicInteger 和 AtomicLong 则用于多线程环境下的操作。

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三、为什么使用数字包装类？

使用包装类而不是基元类型的原因通常有三个：

1. 作为需要对象的方法的参数：当我们需要将数字传递给需要对象的参数时，使用包装类是必要的。例如，Collections.sort() 方法需要传入 List<Integer>，而不能直接传入 int[]。
2. 使用由类定义的常量：每个包装类都定义了一些常量，例如 Integer.MIN_VALUE 和 Integer.MAX_VALUE，它们提供了该数据类型的最大值和最小值。
3. 使用类方法进行转换：包装类提供了将数字转换为其他类型或字符串的能力。比如，Integer.parseInt() 方法将字符串转换为 int，或者 Double.valueOf() 方法将 double 转换为 Double 对象。

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四、Number 类的常用方法

每个数字包装类都继承了 Number 类 中的一些方法，这些方法可以用于将数字从一个类型转换到另一个类型。

1. 转换方法

Number 类提供了一些方法来将其值转换为基元类型的值：

• byte byteValue() - 返回该 Number 对象的 byte 值。
• short shortValue() - 返回该 Number 对象的 short 值。
• int intValue() - 返回该 Number 对象的 int 值。
• long longValue() - 返回该 Number 对象的 long 值。
• float floatValue() - 返回该 Number 对象的 float 值。
• double doubleValue() - 返回该 Number 对象的 double 值。

Integer myInt = 42;byte b = myInt.byteValue();
short s = myInt.shortValue();
int i = myInt.intValue();
long l = myInt.longValue();
float f = myInt.floatValue();
double d = myInt.doubleValue();System.out.println("Byte: " + b);
System.out.println("Short: " + s);
System.out.println("Int: " + i);
System.out.println("Long: " + l);
System.out.println("Float: " + f);
System.out.println("Double: " + d);

2. 比较方法

包装类还提供了用于比较数字的方法：

• int compareTo(Byte anotherByte) - 比较当前数字与另一个 Byte 类型数字。
• int compareTo(Double anotherDouble) - 比较当前数字与另一个 Double 类型数字。
• int compareTo(Float anotherFloat) - 比较当前数字与另一个 Float 类型数字。
• int compareTo(Integer anotherInteger) - 比较当前数字与另一个 Integer 类型数字。
• int compareTo(Long anotherLong) - 比较当前数字与另一个 Long 类型数字。
• int compareTo(Short anotherShort) - 比较当前数字与另一个 Short 类型数字。
• boolean equals(Object obj) - 检查该数字是否等于传入的对象。

Integer a = 10;
Integer b = 20;System.out.println(a.compareTo(b)); // 输出 -1，因为 a < b
System.out.println(b.compareTo(a)); // 输出 1，因为 b > a
System.out.println(a.equals(10));   // 输出 true
System.out.println(a.equals(b));    // 输出 false

注意： equals(Object obj) 方法会检查两个数字是否相等，如果是相同类型且值相同，它会返回 true。

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五、数字与字符串的转换

在 Java 中，数字和字符串之间的转换非常常见。比如，我们可以将字符串解析为数字，或者将数字转换为字符串。

常用的 Integer 方法

• static Integer decode(String s) - 将字符串解码为整数。支持十进制、八进制和十六进制数字。
• static int parseInt(String s) - 返回解析后的整数值，适用于十进制字符串。
• static int parseInt(String s, int radix) - 返回解析后的整数值，适用于指定基数的字符串（如二进制、八进制、十六进制）。
• String toString() - 返回表示此 Integer 值的字符串。
• static String toString(int i) - 将整数 i 转换为字符串。
• static Integer valueOf(int i) - 返回一个包含 i 的 Integer 对象。
• static Integer valueOf(String s) - 将字符串 s 解析为 Integer 对象。
• static Integer valueOf(String s, int radix) - 将字符串 s 解析为指定基数的 Integer 对象。

// decode
Integer hex = Integer.decode("0x1A");
System.out.println("Hex decode: " + hex); // 输出 26// parseInt
int parsed = Integer.parseInt("123");
System.out.println("Parsed int: " + parsed); // 输出 123// parseInt with radix
int binary = Integer.parseInt("1010", 2);
System.out.println("Binary 1010 to int: " + binary); // 输出 10// toString
Integer value = 456;
System.out.println("toString: " + value.toString()); // 输出 "456"
System.out.println("toString static: " + Integer.toString(789)); // 输出 "789"// valueOf
Integer obj1 = Integer.valueOf(100);
Integer obj2 = Integer.valueOf("200");
Integer obj3 = Integer.valueOf("FF", 16); // 16进制 FF -> 255System.out.println("valueOf int: " + obj1);
System.out.println("valueOf String: " + obj2);
System.out.println("valueOf with radix: " + obj3);

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六、PrintStream 和 DecimalFormat：格式化输出

在很多情况下，我们不仅要处理数字，还要将其格式化输出。Java 提供了 PrintStream 和 DecimalFormat 类来处理这些任务。

PrintStream

PrintStream 是用于将数据输出到控制台的流，通常用于格式化输出：

System.out.printf("The value is: %.2f\n", 3.14159);

这将打印：The value is: 3.14。

DecimalFormat

DecimalFormat 类可以根据用户指定的模式格式化数字。例如：

DecimalFormat df = new DecimalFormat("#.##");
System.out.println(df.format(3.14159));  // 输出：3.14

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七、Math 类：数学函数

Math 类包含了许多数学函数，这些函数是对 Java 内置运算符的补充。常用的函数包括：

• Math.sqrt(double a) - 计算平方根。
• Math.pow(double a, double b) - 计算 a 的 b 次方。
• Math.sin(double a) - 计算弧度 a 的正弦值。
• Math.cos(double a) - 计算弧度 a 的余弦值。

例如，计算圆的面积：

double a = 9.0;
double b = 2.0;System.out.println("平方根: " + Math.sqrt(a)); // 输出 3.0
System.out.println("次方: " + Math.pow(a, b)); // 输出 81.0
System.out.println("正弦: " + Math.sin(Math.PI / 2)); // 输出 1.0
System.out.println("余弦: " + Math.cos(0)); // 输出 1.0

这会输出圆的面积。

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总结：

今天，我们学习了 Java 中的数字处理，包括：

1. 数字包装类，如 Integer、Double 等，它们封装了基本数据类型的值。
2. 使用 Number 类 和其子类进行类型转换和数字比较。
3. PrintStream 和 DecimalFormat 用于格式化输出数字。
4. Math 类 提供了许多数学运算方法。

这些工具和类将帮助你更好地处理数字，提高代码的可读性和效率。