Java中的小数是怎么存储的? |
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Java中的小数使用double和float表示,小数属于浮点型(默认为double)。 对于float型的值,则要在数字后加f或F,如12.3F,它在机器中占32位,4个字节来存储,表示精度较低。double是64位。 那么一个小数在Java中是如何存储的呢? 1.Java语言中,float类型数字在计算机中的存储遵循IEEE-754格式标准: (1)一个浮点数有3部分组成:符号位,指数部分e和底数部分m。 (2)浮点数需要用二进制来表示,所以底数m部分:使用二进制数来表示此浮点数的实际值。 (3)指数可正可负,所以,IEEE规定,此处算出的次方必须减去127才是真正的指数。因此指数部分有偏移量(float为127, double为1023)所以,float类型的指数可从-126到128。 (4)float类型符号位占1位,指数部分占用8bit(1个字节)的二进制数,可表示数值范围为0-255,尾数占23位(因为规格化表示,小数点左边的就是最高位一定为1,最高位省去不存储,在存储中占23bit,实际有24位精度) (5)double类型符号位占1位,指数部分占11位,尾数占52位(因为规格化表示,小数点左边一定为1,所以实际有53位精度) 根据上面的描述。浮点数科学计数法的个数如下: SEEEEEEE EMMMMMMM MMMMMMMM MMMMMMMM S表示浮点数正负;E表示指数加上127后的值后得二进制数据;M表示底数。 下面举两个例子看下小数在Java中的存储过程。 (1)17.625在内存中的存储为: 首先要把17.625换算成二进制:10001.101 整数部分换算成二进制:整数递归的除以2,直到商为0,余数反转。(即:模2取余法) 17 / 2 = 8 --- 1 8 / 2 = 4 --- 0 4 / 2 = 2 --- 0 2 / 2 = 1 --- 0 1 / 2 = 0 --- 1 小数部分:乘以2,直到乘位为0,进位顺序取。(即:乘2取整法) 按如下算法进行: 1)首先给小数部分乘2,得到的数,如果小数点前为1;则计1,为0,则计0。 2)再对剩下的小数部分乘2,再计出1或0。 3)重复以上步骤,直至达到需要的精度。 0.625 x 2 = 1.3 --- 计为1 0.3 x 2 = 0.6 --- 计为0 0.6 x 2 = 1.2 --- 计为1 0.2 x 2 = 0.4 --- 计为0 ......(算到需要的精度为止) 再例如: 0.5 x 2 = 1.0 --- 计为1 0 x 2 = 0 --- 结束 所以:0.5(D) = 0.1(B) 十进制 二进制 得到17.625的二进制,再将10001.101右移,直到小数点前只剩1位: 1.0001101 * 2^4,右移了四位,这个时候,二进制的底数和指数就出来了。 底数:因为小数点前必为1,所以IEEE规定只记录小数点后的就好。所以,此处的底数为:0001101, 指数:实际为4,必须加上127(转出的时候,减去127),所以为131。也就是10000011, 符号部分是正数,所以是0。 综上所述,17.625在内存中的存储格式是:0(符号位)1000001 1(指数)0001101 00000000 00000000(底数) (2)再看一个例子float 0.6 把十进制转2进制 0.6的二进制表示(乘2取整,顺序表示):.1001 1001 1001 1001 1001 1001 1001 ... 无限循环下去。 计算尾数部分 把.1001 1001 1001 1001 1001 1001 1001 ...规格化表示(小数点移到第一个非0书右边)就是: 1.001 1001 1001 1001 1001 1001 1001 ...,右移了1位。 由于规格化表示的数小数点左边一定为1,把这个1舍弃,并保留float尾数能表示的23位,最终尾数部分是: 001 1001 1001 1001 1001 1001 计算指数部分: 由于计算尾数时右移了1位,相当于乘以2的负1次,所以指数为-1,加上float偏移量127,最后指数为126, 二进制表示为 0111 1110 符号部分: 0.6为正数,符号位为0 最终0.6在计算机中的表示就是: 符号位 指数 尾数 0 0111 1110 001 1001 1001 1001 1001 1001 (3)现在再从这个2进制来计算10进制数:(尾数*2的指数 ) 符号位0--> 为正 指数 0111 1110:为126, 减去偏移量127,结果为-1. 尾数 001 1001 1001 1001 1001 1001: 规格化的时候小数点左边去掉了一个1,现在加上: 1.001 1001 1001 1001 1001 1001,转为10进制就是: 1*2^0 + 1*2^-3 + 1*2^-4 + .....= 1.19999992847442626953125 1.19999992847442626953125 * (2^-1) = 0.599999964237213134765625 所以最终结果是一个无限接近于0.6而不能精确表示0.6。在计算机中浮点数就是表示的近似值。 参考:(1)https://www.cnblogs.com/chenmingjun/p/8415464.html (2)https://bbs.csdn.net/wap/topics/360184754 |
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