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PAT1-黄金连分数(BigDecimal+递归)

热度:49   发布时间:2023-11-17 23:06:57.0

黄金连分数

黄金分割数0.61803... 是个无理数,这个常数十分重要,在许多工程问题中会出现。有时需要把这个数字求得很精确。对于某些精密工程,常数的精度很重要。也许你听说过哈勃太空望远镜,它首次升空后就发现了一处人工加工错误,对那样一个庞然大物,其实只是镜面加工时有比头发丝还细许多倍的一处错误而已,却使它成了“近视眼”!!言归正传,我们如何求得黄金分割数的尽可能精确的值呢?有许多方法。比较简单的一种是用连分数:1
黄金数 =  --------------------------11 + --------------------11 + ---------------11 + ---------1 + ...这个连分数计算的“层数”越多,它的值越接近黄金分割数。请你利用这一特性,求出黄金分割数的足够精确值,要求四舍五入到小数点后100位。小数点后3位的值为:0.618小数点后4位的值为:0.6180小数点后5位的值为:0.61803小数点后7位的值为:0.6180340

(注意尾部的0,不能忽略)

你的任务是:写出精确到小数点后100位精度的黄金分割值。

注意:尾数的四舍五入! 尾数是0也要保留!

显然答案是一个小数,其小数点后有100位数字,请通过浏览器直接提交该数字。

注意:不要提交解答过程,或其它辅助说明类的内容。

黄金分割值(12分)

package PAT1;import java.math.BigDecimal;public class Main {public static BigDecimal res = new BigDecimal(1);public static void main(String[] args) throws Exception {f(300);res = res.setScale(100, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);// setScale是BigDecimal中设置小数点位数的方法,循环一定次数后(300次),返回res,保留小数点后100位// 保留小数点后100位。ROUND_HALF_UP为四舍五入模式,向上取整System.out.println(res);}public static BigDecimal f(int n) {if (n == 1) {return res;}// 每次循环结果保留小数点后1000位return res = res.divide(res.add(f(n - 1)), 1000,BigDecimal.ROUND_HALF_UP);// 分子:res 分母:res.add(f(n-1))}
}

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BigDecimal简介

http://blog.csdn.net/jackiehff/article/details/8582449

        BigDecimal 由任意精度的整数非标度值 和32 位的整数标度 (scale) 组成。如果为零或正数,则标度是小数点后的位数。如果为负数,则将该数的非标度值乘以 10 的负scale 次幂。因此,BigDecimal表示的数值是(unscaledValue × 10-scale)。

 

3.测试代码

3.1构造函数(主要测试参数类型为double和String的两个常用构造函数)

       BigDecimal aDouble =new BigDecimal(1.22);

        System.out.println("construct with a double value: " + aDouble);

        BigDecimal aString = new BigDecimal("1.22");

         System.out.println("construct with a String value: " + aString);

        你认为输出结果会是什么呢?如果你没有认为第一个会输出1.22,那么恭喜你答对了,输出结果如下:

         construct with a doublevalue:1.2199999999999999733546474089962430298328399658203125

         construct with a String value: 1.22

        JDK的描述:1、参数类型为double的构造方法的结果有一定的不可预知性。有人可能认为在Java中写入newBigDecimal(0.1)所创建的BigDecimal正好等于 0.1(非标度值 1,其标度为 1),但是它实际上等于0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。这是因为0.1无法准确地表示为 double(或者说对于该情况,不能表示为任何有限长度的二进制小数)。这样,传入到构造方法的值不会正好等于 0.1(虽然表面上等于该值)。

        2、另一方面,String 构造方法是完全可预知的:写入 newBigDecimal("0.1") 将创建一个 BigDecimal,它正好等于预期的 0.1。因此,比较而言,通常建议优先使用String构造方法

        3、double必须用作BigDecimal的源时,请注意,此构造方法提供了一个准确转换;它不提供与以下操作相同的结果:先使用Double.toString(double)方法,然后使用BigDecimal(String)构造方法,将double转换为String。要获取该结果,请使用static valueOf(double)方法。

3.2 加法操作

        BigDecimal a =new BigDecimal("1.22");

        System.out.println("construct with a String value: " + a);

        BigDecimal b =new BigDecimal("2.22");

        a.add(b);

        System.out.println("aplus b is : " + a);

        我们很容易会认为会输出:

        construct with a Stringvalue: 1.22

        a plus b is :3.44

        但实际上a plus b is : 1.22

4.源码分析

4.1 valueOf(doubleval)方法

    public   static BigDecimal valueOf(double val) {

       // Reminder: a zero double returns '0.0', so we cannotfastpath

       // to use the constant ZERO. This might be important enough to

       // justify a factory approach, a cache, or a few private

       // constants, later.

       returnnew BigDecimal(Double.toString(val));//3.1关于JDK描述的第三点

    }

4.2 add(BigDecimal augend)方法

      public BigDecimal   add(BigDecimal augend) {

          long xs =this.intCompact; //整型数字表示的BigDecimal,aintCompact值为122

          long ys = augend.intCompact;//同上

          BigInteger fst = (this.intCompact !=INFLATED) ?null :this.intVal;//初始化BigInteger的值,intValBigDecimal的一个BigInteger类型的属性

          BigInteger snd =(augend.intCompact !=INFLATED) ?null : augend.intVal;

          int rscale =this.scale;//小数位数

 

          long sdiff = (long)rscale - augend.scale;//小数位数之差

          if (sdiff != 0) { //取小数位数多的为结果的小数位数

              if (sdiff < 0) {

                 int raise =checkScale(-sdiff);

                 rscale =augend.scale;

                 if (xs ==INFLATED ||

                     (xs = longMultiplyPowerTen(xs,raise)) ==INFLATED)

                     fst =bigMultiplyPowerTen(raise);

                }else {

                   int raise =augend.checkScale(sdiff);

                   if (ys ==INFLATED ||(ys =longMultiplyPowerTen(ys,raise)) ==INFLATED)

                       snd = augend.bigMultiplyPowerTen(raise);

               }

          }

          if (xs !=INFLATED && ys !=INFLATED) {

              long sum = xs + ys;

              if ( (((sum ^ xs) &(sum ^ ys))) >= 0L)//判断有无溢出

                 return BigDecimal.valueOf(sum,rscale);//返回使用BigDecimal的静态工厂方法得到的BigDecimal实例

           }

           if (fst ==null)

               fst =BigInteger.valueOf(xs);//BigInteger的静态工厂方法

           if (snd ==null)

               snd =BigInteger.valueOf(ys);

           BigInteger sum =fst.add(snd);

           return (fst.signum == snd.signum) ?new BigDecimal(sum,INFLATED, rscale, 0) :

              new BigDecimal(sum,compactValFor(sum),rscale, 0);//返回通过其他构造方法得到的BigDecimal对象

       }

 

        以上只是对加法源码的分析,减乘除其实最终都返回的是一个新的BigDecimal对象,因为BigIntegerBigDecimal都是不可变的(immutable)的,在进行每一步运算时,都会产生一个新的对象,所以a.add(b);虽然做了加法操作,但是a并没有保存加操作后的值,正确的用法应该是a=a.add(b);

 

5.总结

        (1)商业计算使用BigDecimal。

        (2)尽量使用参数类型为String的构造函数。

        (3) BigDecimal都是不可变的(immutable)的,在进行每一步运算时,都会产生一个新的对象,所以在做加减乘除运算时千万要保存操作后的值。

        (4)我们往往容易忽略JDK底层的一些实现细节,导致出现错误,需要多加注意。