Как проверить, является ли число значением типа float в Java

Введение

В этом лабораторном занятии (LabEx) вы научитесь проверять, является ли число числом с плавающей точкой (float) в Java. Мы рассмотрим различные методы, начиная с проверки, является ли объект экземпляром класса Float.

Затем вы узнаете, как преобразовать строку в число с плавающей точкой (float), и, наконец, как сравнивать значения с плавающей точкой (float) с значениями двойной точности (double), поняв нюансы и возможные подводные камни, связанные с этими операциями.

Skills Graph

Проверка экземпляра класса Float

На этом этапе мы рассмотрим класс Float в Java и узнаем, как создавать и проверять экземпляры этого класса. В Java примитивные типы данных, такие как float, имеют соответствующие классы-обертки, например, Float. Эти классы-обертки предоставляют полезные методы для работы с примитивными типами.

1. Сначала создадим новый Java-файл с именем FloatExample.java в директории ~/project. Для этого можно щелкнуть правой кнопкой мыши в проводнике файлов слева и выбрать "New File", а затем ввести FloatExample.java.

2. Откройте файл FloatExample.java в редакторе и добавьте следующий код:

   public class FloatExample {
       public static void main(String[] args) {
           // Create a primitive float variable
           float primitiveFloat = 123.45f;
   
           // Create a Float object using the constructor
           Float objectFloat = new Float(primitiveFloat);
   
           // Verify if objectFloat is an instance of the Float class
           boolean isFloatInstance = objectFloat instanceof Float;
   
           // Print the result
           System.out.println("Is objectFloat an instance of Float? " + isFloatInstance);
       }
   }

   Разберем новые части этого кода:

   • float primitiveFloat = 123.45f;: Эта строка объявляет примитивную переменную типа float и присваивает ей значение. Символ f в конце важен, чтобы указать, что это литерал типа float.
   • Float objectFloat = new Float(primitiveFloat);: Эта строка создает объект класса Float с использованием конструктора класса Float и примитивного значения типа float.
   • boolean isFloatInstance = objectFloat instanceof Float;: Оператор instanceof используется для проверки, является ли объект экземпляром определенного класса. Здесь мы проверяем, является ли objectFloat экземпляром класса Float. Результат сохраняется в булевой переменной isFloatInstance.
   • System.out.println("Is objectFloat an instance of Float? " + isFloatInstance);: Эта строка выводит результат проверки в консоль.

3. Сохраните файл FloatExample.java (Ctrl+S или Cmd+S).

4. Теперь скомпилируем программу. Откройте терминал внизу WebIDE и убедитесь, что вы находитесь в директории ~/project. Затем выполните следующую команду:

   javac FloatExample.java

   Если компиляция прошла успешно, вы не должны увидеть никакого вывода, и в директории ~/project будет создан файл FloatExample.class.

5. Наконец, запустите скомпилированную программу с помощью команды java:

   java FloatExample

   Вы должны увидеть следующий вывод:

   Is objectFloat an instance of Float? true

   Этот вывод подтверждает, что созданный нами объект objectFloat действительно является экземпляром класса Float. Понимание различий между примитивными типами и их классами-обертками имеет важное значение в Java.

Преобразование строки в число с плавающей точкой (float)

На этом этапе мы научимся преобразовывать строковое представление числа в значение типа float в Java. Это распространенная задача, когда числовой ввод получается в виде текста, например, от пользователя или при чтении из файла. Класс-обертка Float предоставляет удобный метод для такого преобразования.

1. Откройте снова файл FloatExample.java в редакторе.

2. Замените существующий код следующим новым кодом:

   public class FloatExample {
       public static void main(String[] args) {
           // Define a string containing a float value
           String floatString = "987.65";
   
           // Parse the string to a float primitive
           float parsedFloatPrimitive = Float.parseFloat(floatString);
   
           // Parse the string to a Float object
           Float parsedFloatObject = Float.valueOf(floatString);
   
           // Print the results
           System.out.println("Parsed primitive float: " + parsedFloatPrimitive);
           System.out.println("Parsed Float object: " + parsedFloatObject);
       }
   }

   Рассмотрим новые части кода:

   • String floatString = "987.65";: Мы определяем переменную типа String, которая содержит текстовое представление числа с плавающей точкой.
   • float parsedFloatPrimitive = Float.parseFloat(floatString);: Метод Float.parseFloat() - это статический метод класса Float, который принимает строку в качестве входных данных и возвращает примитивное значение типа float.
   • Float parsedFloatObject = Float.valueOf(floatString);: Метод Float.valueOf() - это еще один статический метод, который также принимает строку и возвращает объект типа Float. Оба метода выполняют преобразование, но один возвращает примитив, а другой - объект.

3. Сохраните файл FloatExample.java (Ctrl+S или Cmd+S).

4. Скомпилируйте модифицированную программу в терминале:

   javac FloatExample.java

   Опять же, если компиляция прошла успешно, не будет никакого вывода.

5. Запустите скомпилированную программу:

   java FloatExample

   Вы должны увидеть следующий вывод:

   Parsed primitive float: 987.65
   Parsed Float object: 987.65

   Это показывает, как можно успешно преобразовать строку, содержащую допустимое число с плавающей точкой, как в примитивный тип float, так и в объект типа Float с использованием методов класса Float.

   Примечание: Если строка не содержит допустимое число с плавающей точкой, эти методы вызовут исключение NumberFormatException. В реальных приложениях важно обрабатывать такие исключения, но в этом простом примере мы предполагаем, что входная строка является допустимой.

Сравнение значений float и double

На этом этапе мы рассмотрим, как сравнивать значения типов float и double в Java. И float, и double используются для представления чисел с плавающей точкой, но double обеспечивает большую точность, чем float. Сравнение чисел с плавающей точкой может быть сложным из-за возможных различий в точности.

1. Откройте файл FloatExample.java в редакторе в последний раз.

2. Замените существующий код следующим кодом, который демонстрирует сравнение значений float и double:

   public class FloatExample {
       public static void main(String[] args) {
           // Define a float value
           float floatValue = 0.1f;
   
           // Define a double value
           double doubleValue = 0.1;
   
           // Compare using the equality operator (==)
           boolean areEqualUsingEquals = (floatValue == doubleValue);
   
           // Compare using the compareTo method (for Float objects)
           // First, convert primitive float to Float object
           Float floatObject = floatValue;
           // Convert primitive double to Double object (for comparison with Float object)
           Double doubleObject = doubleValue;
   
           // Note: Direct compareTo between Float and Double objects is not standard.
           // We usually compare their primitive values or convert one to the other type.
           // Let's compare the primitive values after casting the double to float.
           boolean areEqualUsingCast = (floatValue == (float) doubleValue);
   
   
           // Print the results
           System.out.println("Float value: " + floatValue);
           System.out.println("Double value: " + doubleValue);
           System.out.println("Are they equal using ==? " + areEqualUsingEquals);
           System.out.println("Are they equal after casting double to float? " + areEqualUsingCast);
   
           // A safer way to compare floating-point numbers is to check if the absolute difference is within a small tolerance.
           double tolerance = 0.000001; // Define a small tolerance
           boolean areEqualWithTolerance = Math.abs(floatValue - doubleValue) < tolerance;
           System.out.println("Are they equal within tolerance? " + areEqualWithTolerance);
       }
   }

   Рассмотрим новый код:

   • float floatValue = 0.1f;: Мы определяем переменную типа float со значением 0.1.
   • double doubleValue = 0.1;: Мы определяем переменную типа double со значением 0.1.
   • boolean areEqualUsingEquals = (floatValue == doubleValue);: Мы используем оператор равенства == для прямого сравнения значений float и double.
   • boolean areEqualUsingCast = (floatValue == (float) doubleValue);: Мы преобразуем doubleValue в тип float перед сравнением. Это может привести к неожиданным результатам из-за потери точности.
   • double tolerance = 0.000001;: Мы определяем небольшое значение, называемое допуском (tolerance).
   • boolean areEqualWithTolerance = Math.abs(floatValue - doubleValue) < tolerance;: Более надежный способ сравнения чисел с плавающей точкой - проверить, меньше ли абсолютная разность между ними, чем очень маленькое число (допуск). Math.abs() вычисляет абсолютное значение.

3. Сохраните файл FloatExample.java (Ctrl+S или Cmd+S).

4. Скомпилируйте программу в терминале:

   javac FloatExample.java

5. Запустите скомпилированную программу:

   java FloatExample

   Вы должны увидеть вывод, похожий на следующий:

   Float value: 0.1
   Double value: 0.1
   Are they equal using ==? false
   Are they equal after casting double to float? true
   Are they equal within tolerance? true

   Обратите внимание, что прямое сравнение floatValue и doubleValue с использованием == дает результат false. Это происходит потому, что число 0.1 не может быть представлено точно в двоичном формате с плавающей точкой, и представления 0.1 в форматах float и double несколько различаются. Преобразование double в float перед сравнением может сделать их равными в некоторых случаях, но наиболее надежный способ сравнения чисел с плавающей точкой для практического равенства - проверить, находится ли разность между ними в пределах небольшого допуска.

Резюме

В этом практическом занятии (lab) мы научились проверять, является ли число значением типа float в Java. Мы начали с изучения класса-обертки Float и способа создания и проверки экземпляров этого класса с использованием оператора instanceof. Это включало создание примитивного значения типа float и его оборачивание в объект типа Float для демонстрации концепции классов-оберток и их связи с примитивными типами.

Затем мы перешли к преобразованию строкового представления числа в значение типа Float с использованием метода Float.parseFloat(). Этот этап показал, как обрабатывать строковые входные данные и преобразовывать их в числовые типы, что является распространенной задачей в программировании. Наконец, мы рассмотрели нюансы сравнения значений типа Float с значениями типа Double, поняли, как могут возникать различия в точности, и узнали важность использования подходящих методов сравнения или учета допуска при проверке равенства.