如何知道一个BigDecimal能否被精确转换为float或double？

Question

如何知道一个BigDecimal能否被精确转换为float或double？

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BigDecimal类有一些有用的方法来保证不会出现精度丢失:

byteValueExact()
shortValueExact()
intValueExact()
longValueExact()

然而，方法floatValueExact()和doubleValueExact()并不存在。

我查看了floatValue()和doubleValue()的OpenJDK源代码。两者都回退到分别返回正无穷大或负无穷大的Float.parseFloat()和Double.parseDouble()。例如，解析一个由10000个9组成的字符串将返回正无穷大。据我理解，BigDecimal没有内部概念是无穷大的。此外，将由100个9组成的字符串解析为double会得到1.0E100，它不是无穷大，但会丢失精度。

有什么合理的实现floatValueExact()和doubleValueExact()的方法吗？

我曾考虑用BigDecimal.doubleValue()、BigDecimal.toString()、Double.parseDouble(String)和Double.toString(double)相结合的方式来解决double的问题，但这看起来很混乱。我在这里提问，因为可能（一定！）有更简单的方法。

需要明确的是，我不需要高性能的解决方案。

- kevinarpe

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我猜你可以将其转换为 double，然后再将 double 转换回 BigDecimal，看看是否得到相同的值。不过我不确定具体应用场景是什么。如果你使用 double，就已经接受了非精确值。如果你想要精确值，那就继续使用 BigDecimal。 - JB Nizet

2个回答

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对这个答案的改进：

BigDecimal.floatValue()不应该返回Float.NaN，因为没有BigDecimal.NaN。
String.valueOf(float) —或者更准确地说是Float.toString(float)—如果number < 10^-3或number ≥ 10⁷，会切换到科学计数法，导致new BigDecimal(String)失败。

public static float floatValueExact(BigDecimal decimal) {
    float result = decimal.floatValue();
    if (Float.isInfinite(result) || new BigDecimal(result).compareTo(decimal) != 0) {
        throw new ArithmeticException(decimal + " cannot be represented as float");
    }
    return result;
}

- Burak Gök

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可以查看英文原文，
原文链接

- smac89 · Accepted Answer

从阅读文档，所有它与numTypeValueExact变量所做的就是检查分数部分是否存在或值是否过大而抛出异常。

关于floatValue()和doubleValue()，类似的溢出检查正在进行，但不是抛出异常，而是返回Double.POSITIVE_INFINITY或Double.NEGATIVE_INFINITY用于双精度浮点数，以及Float.POSITIVE_INFINITY或Float.NEGATIVE_INFINITY用于单精度浮点数。

因此，对于float和double的exact方法，最合理（也是最简单）的实现应该只检查转换是否返回POSITIVE_INFINITY或NEGATIVE_INFINITY。

此外，请记住，BigDecimal 旨在处理使用 float 或 double 处理大型无理数时出现的精度损失。因此，正如 @JB Nizet 评论的那样，您可以添加另一个检查，即将 double 或 float 转换回 BigDecimal，以查看是否仍然获得相同的值。这应证明转换是正确的。

以下是 floatValueExact() 的方法示例：

public static float floatValueExact(BigDecimal decimal) {
    float result = decimal.floatValue();
    if (!(Float.isNaN(result) || Float.isInfinite(result))) {
        if (new BigDecimal(String.valueOf(result)).compareTo(decimal) == 0) {
            return result;
        }
    }
    throw new ArithmeticException(String.format("%s: Cannot be represented as float", decimal));
}

上面使用compareTo而不是equals是有意为之，以免检查过于严格。当两个BigDecimal对象具有相同的值和比例（小数部分的大小）时，equals仅会评估为true，而compareTo将在不重要时忽略此差异。例如2.0与2.00。