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用BigDecimal类实现Fibonacci算法

2024-07-06 22:07:00   224人阅读

 

Fibonacci(N)=Fibonacii(N-1)+Fibonacci（N-2）

其中 Fibonacci(0)=0;Fibonacci(1)=1

用循环或则递归实现Fibonacci算法很简单，这里就不说了，如果要用公式实现的话，需要进行开根号和幂运算，普通的long型号只能精确到小数点之后的16位，这就意味着当N很大的时候由于小数位overflow无法进行精确运算，本人测试当N大于92时候因为数据溢出的原因就与实际结果不一样了，如果小数点后面不是精确16位，而是自己设定的话，那么运算结果会精确到自己的期望值。JAVA为我们提供了BigDecimal这个类，BigDecimal类提供了幂运算，但是没有提供开平方运算，Fibonacci公式中的开平方运算要自己实现。这里主要介绍一下自己是如何实现开平方运算的

private static BigDecimal mysqrt(BigDecimal a, int scale) {

        BigDecimal x = new BigDecimal(Math.sqrt(a.doubleValue()),
                MathContext.DECIMAL64);
        if (scale < 17)
            return x;

        BigDecimal b2 = new BigDecimal("2");
        for (int tempScale = 16; tempScale < scale; tempScale *= 2) {
            // x = x - (x * x - a) / (2 * x);
            x = x.subtract(x.multiply(x).subtract(a)
                    .divide(x.multiply(b2), scale, BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN));
        }
        return x;

    }

这里用到了牛顿线性迭代算法，如果不明白的话可以在百度搜索。返回的结果是小数点后精确到scale位的数字。

现在把所有代码给出

package com.fujitsu.soft.rad.devsemi.fibonacci3;

import java.math.BigDecimal;
import java.math.MathContext;

public class Fibonacci {

    /*
     * by l.zhang
     */
    public static void main(String[] args) {

        System.out.println(fibonacci(100));

    }

    /*
     * by l.zhang
     */

    public static String fibonacci(int i) {// 大きい桁表現すればlong　２動作の問題

        if (i < 0 || i > 1000) {
            System.out.println("please input a new number ");
            return "-1";
        } else if (i == 0) {

            return "0";
        } else if (i == 1) {
            return "1";
        } else {
            return siki(i);

        }

    }

    /*
     * 公式で計算　i>=2 by l.zhang
     */
    private static String siki(int i) {

        BigDecimal temp1 = mysqrt(new BigDecimal("5.0"), 100);// Math.pow(5.0,
                                                                // 0.5)
        BigDecimal temp2 = temp1.divide(new BigDecimal("5.0"));// Math.pow(5.0,
                                                                // 0.5) / 5.0;
        BigDecimal temp3 = new BigDecimal("1.0");
        BigDecimal temp4 = temp3.add(temp1);// (1 + Math.pow(5.0, 0.5))
        BigDecimal temp5 = temp3.subtract(temp1);// (1 - Math.pow(5.0, 0.5))
        BigDecimal temp6 = temp4.divide(new BigDecimal("2.0"));// (1 +
                                                                // Math.pow(5.0,
                                                                // 0.5)) / 2.0
        BigDecimal temp7 = temp5.divide(new BigDecimal("2.0"));// (1 -
                                                                // Math.pow(5.0,
                                                                // 0.5)) / 2.0
        BigDecimal temp8 = temp6.pow(i, new MathContext(100));// Mypow(temp6,
                                                                // i);//
                                                                // Math.pow((1 +
        // Math.pow(5.0, 0.5))
        // / 2.0, i)

        BigDecimal temp9 = temp7.pow(i, new MathContext(100));// Mypow(temp7,
                                                                // i);//
                                                                // Math.pow((1 -
        // Math.pow(5.0, 0.5))
        // / 2.0, i);
        // double temp2 = Math.pow((1 + Math.pow(5.0, 0.5)) / 2.0, i);
        // double temp3 = Math.pow((1 - Math.pow(5.0, 0.5)) / 2.0, i);
        BigDecimal temp10 = temp8.subtract(temp9);
        BigDecimal result = temp2.multiply(temp10);

        String str_res = result.toString();
        System.out.println(str_res);
        int index = str_res.indexOf(".", 0);

        return str_res.substring(0, index);
        // (temp1 * (temp2 - temp3));
    }

    private static BigDecimal mysqrt(BigDecimal a, int scale) {

        BigDecimal x = new BigDecimal(Math.sqrt(a.doubleValue()),
                MathContext.DECIMAL64);
        if (scale < 17)
            return x;

        BigDecimal b2 = new BigDecimal("2");
        for (int tempScale = 16; tempScale < scale; tempScale *= 2) {
            // x = x - (x * x - a) / (2 * x);
            x = x.subtract(x.multiply(x).subtract(a)
                    .divide(x.multiply(b2), scale, BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN));
        }
        return x;

    }

}

 


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