如何用Java SE数组实现高速的数字转换功能

原创

喵手

发布于 2024-02-03 12:17:29

1610

发布于 2024-02-03 12:17:29

文章被收录于专栏：Java进阶实战Java进阶实战

哈喽，各位小伙伴们，你们好呀，我是喵手。

今天我要给大家分享一些自己日常学习到的一些知识点，并以文字的形式跟大家一起交流，互相学习，一个人虽可以走的更快，但一群人可以走的更远。

我是一名后端开发爱好者，工作日常接触到最多的就是Java语言啦，所以我都尽量抽业余时间把自己所学到所会的，通过文章的形式进行输出，希望以这种方式帮助到更多的初学者或者想入门的小伙伴们，同时也能对自己的技术进行沉淀，加以复盘，查缺补漏。

小伙伴们在批阅的过程中，如果觉得文章不错，欢迎点赞、收藏、关注哦。三连即是对作者我写作道路上最好的鼓励与支持！

前言

随着大数据时代的到来，数字转换功能变得越来越重要。数字转换功能包括将字符串转换为数字、将数字转换为字符串、以及进制转换等等。在Java开发中，数字转换功能也是经常用到的。今天我们将介绍如何使用Java SE数组实现高速的数字转换功能。

摘要

本文介绍了如何使用Java SE数组实现高速的数字转换功能。首先介绍了数字转换功能的重要性以及应用场景。其次，我们详细解析了Java SE数组的特性以及如何使用Java SE数组来实现数字转换功能。最后，我们结合实际案例和优缺点分析，总结了使用Java SE数组实现数字转换功能的优劣势。

正文

简介

在Java开发中，数字转换功能是非常常见的，其应用场景广泛，例如：在计算机网络传输中，数据本身是二进制的，但是通常需要将其转换为十六进制或其他进制进行传输；在开发过程中，需要将用户输入的字符串转换为数字、将数字转换为字符串等等。

在Java SE中，提供了许多数字转换的Api，例如Integer、Double、Long等等，这些Api提供了非常便捷的数字转换功能。如果需要高性能的数字转换功能，在Java SE中也有相应的解决方案，那就是使用Java SE数组。

Java SE数组是Java语言中最基本的数据结构，可以用来存储同一类型的多个元素。Java SE数组具有以下特性：

Java SE数组中的元素是有序的。
Java SE数组中的元素可以是任意类型。
Java SE数组中的元素可以通过下标(index)来访问。

在本文中，我们将使用Java SE数组来实现数字转换功能，下面就让我们看看Java SE数组如何实现这些功能。

源代码解析

在Java SE中，我们可以使用Java SE数组来实现数字转换功能。主要分为如下几种情况：

字符串转数字

package com.example.javase.se.array;

/**
 * @Author ms
 * @Date 2023-11-14 21:11
 */
public class StringToNumber {

    /**
     * 字符串转数字
     * @param str 字符串
     * @return 数字
     */
    public static long stringToLong(String str) {
        char[] chs = str.toCharArray();
        int len = chs.length;
        long num = 0;
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            num += (chs[len - 1 - i] - '0') * Math.pow(10, i);
        }
        return num;
    }
}

代码分析：

这是一个 Java 类，名为 StringToNumber，其中定义了一个名为 stringToLong 的静态方法，用于将字符串转换为数字。

方法接受一个字符串作为参数，返回一个 long 类型的数字。

方法内部首先将输入的字符串转换为字符数组，得到数组长度 len，然后定义一个变量 num 来保存最终的数字。

接下来使用 for 循环遍历字符数组，从数组最后一个元素开始，计算该字符表示的数字并乘以相应的位数，将结果加到 num 中。

具体来说，计算方式为将字符转换为数字再乘以 10 的幂次方，幂次方从 0 开始逐渐增加。其中，字符转换为数字的方式为将该字符的 ASCII 码值减去字符 '0' 的 ASCII 码值。

最后返回 num 即可。

需要注意的是，该代码仅适用于字符串表示的数字不大于 long 类型的取值范围，否则会发生溢出。

数字转字符串

package com.example.javase.se.array;

/**
 * @Author ms
 * @Date 2023-11-14 21:11
 */
public class NumberToString {

    /**
     * 数字转字符串
     *
     * @param num 数字
     * @return 字符串
     */
    public static String longToString(long num) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while (num > 0) {
            sb.append((char) (num % 10 + '0'));
            num /= 10;
        }
        return sb.reverse().toString();
    }
}

代码分析：

这是一个将长整型数字转换为字符串的工具类，包含一个名为longToString的静态方法。方法中使用了StringBuilder类来拼接结果字符串。具体实现过程如下：

定义一个StringBuilder对象sb，用于存储字符串。
进行循环，当num大于0时，执行循环：undefineda. 将num对10取余，得到最低位数字，并将其转换成字符，添加到sb中。 b. 将num除以10，去掉最低位数字，继续循环。
返回sb反转后的字符串结果。

在while循环中，每次取得的数字都加上'0'的ASCII码（48），转换成字符再添加到StringBuilder中，这样可以保证数字正确转换为字符串。最后返回结果需要反转StringBuilder对象得到顺序正确的字符串。

进制转换

package com.example.javase.se.array;

import static com.example.javase.se.array.StringToNumber.stringToLong;

/**
 * @Author ms
 * @Date 2023-11-14 21:11
 */
public class NumberConversion {

    /**
     * 进制转换
     *
     * @param num  待转换数字
     * @param from 原进制
     * @param to   目标进制
     * @return 转换结果
     */
    public static String conversion(String num, int from, int to) {
        long number = stringToLong(num);
        return conversion(number, from, to);
    }

    /**
     * 进制转换
     *
     * @param num  待转换数字
     * @param from 原进制
     * @param to   目标进制
     * @return 转换结果
     */
    public static String conversion(long num, int from, int to) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while (num > 0) {
            sb.append(Character.forDigit((int) (num % to), to));
            num /= to;
        }
        return sb.reverse().toString();
    }
}

代码分析：

这是一个进行进制转换的工具类，提供了两个方法：

conversion(String num, int from, int to)：将一个字符串类型的数字按照给定的原进制和目标进制进行转换，并返回转换结果。
conversion(long num, int from, int to)：将一个长整型数字按照给定的原进制和目标进制进行转换，并返回转换结果。

在具体实现中，通过对原数字不断取模、除以目标进制，将得到的余数转换为对应进制下的字符，并将其添加到字符串构造器中。最后，通过 StringBuilder 的 reverse() 方法获得最终结果并返回。

应用场景案例

案例1：超长数字转换

在实际开发中，我们可能会遇到超长数字转换的情况。例如：将超过Long.MAX_VALUE的数字转换为字符串，或将超过Long.MAX_VALUE的字符串转换为数字。使用Java SE自带的数字转换Api，可能会导致性能问题。而使用Java SE数组实现数字转换，则可以提高转换效率，避免性能问题。

案例2：进制转换

在计算机网络传输中，数据本身是二进制的，但是通常需要将其转换为十六进制或其他进制进行传输。使用Java SE数组实现进制转换，则可以非常方便快捷地实现这一功能。

优缺点分析

使用Java SE数组实现数字转换功能，具有以下优点：

高效性能：使用Java SE数组实现数字转换，可以提高转换效率，避免性能问题。
灵活性：Java SE数组可以存储任意类型的元素，可以灵活处理不同的数字转换需求。
方便性：Java SE数组可以通过下标(index)来访问，可以方便快捷地处理不同的数字转换需求。

使用Java SE数组实现数字转换功能，也存在一些缺点：

存储空间：Java SE数组可能会占用较多的存储空间，可能会对系统性能造成一定的影响。
处理复杂问题：Java SE数组对于处理复杂问题可能存在一定的限制，可能需要使用其他解决方案。

类代码方法介绍

StringToNumber

方法：stringToLong(String str)
描述：将字符串转换为数字
参数：str字符串
返回：数字

NumberToString

方法：longToString(long num)
描述：将数字转换为字符串
参数：num数字
返回：字符串

NumberConversion

方法：conversion(String num, int from, int to)
描述：进制转换
参数：num待转换数字、from原进制、to目标进制
返回：转换结果
方法：conversion(long num, int from, int to)
描述：进制转换
参数：num待转换数字、from原进制、to目标进制
返回：转换结果

测试用例

我们可以通过如下测试用例验证Java SE数组实现数字转换功能的正确性：

测试代码演示

package com.example.javase.se.array;

/**
 * @Author ms
 * @Date 2023-11-14 21:11
 */
public class NumberTest {
    public static void main(String[] args) {
        testStringToNumber();
        testNumberToString();
        testNumberConversion();
    }

    /**
     * 测试字符串转数字
     */
    public static void testStringToNumber() {
        String str = "1234567890";
        long num = StringToNumber.stringToLong(str);
        if (num == 1234567890L) {
            System.out.println("testStringToNumber Passed");
        } else {
            System.out.println("testStringToNumber Failed");
        }
    }

    /**
     * 测试数字转字符串
     */
    public static void testNumberToString() {
        long num = 1234567890L;
        String str = NumberToString.longToString(num);
        if (str.equals("1234567890")) {
            System.out.println("testNumberToString Passed");
        } else {
            System.out.println("testNumberToString Failed");
        }
    }

    /**
     * 测试进制转换
     */
    public static void testNumberConversion() {
        String num = "1234567890";
        int from = 10;
        int to = 2;
        String result = NumberConversion.conversion(num, from, to);
        if (result.equals("100100110010110000001011001000")) {
            System.out.println("testNumberConversion Passed");
        } else {
            System.out.println("testNumberConversion Failed");
        }
    }
}

测试结果

根据如上测试用例，本地测试结果如下，仅供参考，你们也可以自行修改测试用例或者添加更多的测试数据或测试方法，进行熟练学习以此加深理解。

测试代码分析

根据如上测试用例，在此我给大家进行深入详细的解读一下测试代码，以便于更多的同学能够理解并加深印象。

该代码是一个 Java 类，命名为 NumberTest，其中包含了三个测试方法：testStringToNumber、testNumberToString 和 testNumberConversion。

testStringToNumber 方法测试了字符串转换为数字的功能，具体实现是将一个字符串 "1234567890" 转换为 long 类型的数字，然后验证转换结果是否等于 1234567890L。

testNumberToString 方法测试了数字转换为字符串的功能，具体实现是将一个 long 类型的数字 1234567890L 转换为字符串类型，然后验证转换结果是否等于 "1234567890"。

testNumberConversion 方法测试了进制转换的功能，具体实现是将一个十进制数字字符串 "1234567890" 转换为二进制字符串，然后验证转换结果是否等于 "100100110010110000001011001000"。

最后，在 main 方法中调用了上述三个测试方法，对其进行测试。

全文小结

本文主要介绍了如何使用Java SE数组实现高速的数字转换功能。我们介绍了数字转换功能的重要性以及应用场景，详细解析了Java SE数组的特性以及如何使用Java SE数组来实现数字转换功能。最后，我们结合实际案例和优缺点分析，总结了使用Java SE数组实现数字转换功能的优劣势。

总结

本文主要介绍了如何使用Java SE数组实现高速的数字转换功能，具体包括字符串转数字、数字转字符串以及进制转换。使用Java SE数组实现数字转换功能，具有高效性能、灵活性、方便性等优点。同时，也存在一些缺点，例如可能占用较多存储空间、对处理复杂问题可能存在一定限制等。但是在处理大量数字转换需求时，使用Java SE数组仍然是一种非常好的选择。

值得注意的是，在实际应用中，我们还需要考虑数字的精度问题，例如浮点数转换时可能会出现精度问题。此外，Java SE数组虽然提高了数字转换的效率，但在一些特殊情况下可能会存在性能问题，因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择最合适的解决方案。

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文末

好啦，以上就是我这期的全部内容，如果有任何疑问，欢迎下方留言哦，咱们下期见。

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2024腾讯·技术创作特训营第五期

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