為什么不建議使用實(shí)數(shù)作為 HashMap 的 key？

讓我關(guān)注到這一點(diǎn)的起因是一道題，是這么描述的:

Given n points on a 2D plane, find the maximum number of points that lie on the same straight line.

大意就是給我一些點(diǎn)的X,Y坐標(biāo)，找到過(guò)這些點(diǎn)最多的直線(xiàn)，輸出這條線(xiàn)上的點(diǎn)數(shù)量

于是我就敲出了以下的代碼:

import?java.util.HashMap;
import?java.util.Map;

//class?Point?{
//????int?x;
//????int?y;
//????Point(int?a,?int?b)?{?x?=?a;?y?=?b;?}
//}

public?class?Solution?{
????public?int?maxPoints(Point[]?points)?{
????????if?(points.length?<=?2)?{
????????????return?points.length;
????????}

????????int?max?=?2;
????????for?(int?i?=?0;?i?????????????Map?map?=?new?HashMap<>(16);
????????????//?記錄垂直點(diǎn)數(shù);?當(dāng)前和Points[i]在一條線(xiàn)上的最大點(diǎn)數(shù);?和Points[i]垂直的點(diǎn)數(shù)
????????????int?ver?=?0,?cur,?dup?=?0;
????????????for?(int?j?=?i?+?1;?j?????????????????if?(points[j].x?==?points[i].x)?{
????????????????????if?(points[j].y?!=?points[i].y)?{
????????????????????????ver++;
????????????????????}?else?{
????????????????????????dup++;
????????????????????}
????????????????}?else?{
????????????????????float?d?=?(float)((points[j].y?-?points[i].y)?/?(double)?(points[j].x?-?points[i].x));
????????????????????map.put(d,?map.get(d)?==?null???1?:?map.get(d)?+?1);
????????????????}
????????????}

????????????cur?=?ver;
????????????for?(int?v?:?map.values())?{
????????????????cur?=?Math.max(v,?cur);
????????????}

????????????max?=?Math.max(max,?cur?+?dup?+?1);
????????}
????????return?max;
????}
}

這段代碼在天真的我看來(lái)是沒(méi)啥問(wèn)題的，可就是沒(méi)辦法過(guò)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)久的排查錯(cuò)誤，我寫(xiě)了以下代碼加在上面的代碼里運(yùn)行

public?static?void?main(String[]?args)?{
????int[][]?vals?=?{{2,3},{3,3},{-5,3}};
????Point[]?points?=?new?Point[3];

????for?(int?i=0;?i????????points[i]?=?new?Point(vals[i][0],?vals[i][1]);
????}

????Solution?solution?=?new?Solution();

????System.out.println(solution.maxPoints(points));
}

它輸出的，竟然是2

也就是說(shuō)，它認(rèn)為(3-3) / (3-2) 和 (3-3) / (-5-2) 不同? 什么鬼…

經(jīng)過(guò)debug,發(fā)現(xiàn)上述結(jié)果分別是0.0和-0.0

0.0 難道不等于 -0.0 ?

這時(shí)我心里已經(jīng)一陣臥槽了，不過(guò)我還是寫(xiě)了驗(yàn)證代碼:

System.out.println(0.0?==?-0.0);

結(jié)果是True，沒(méi)問(wèn)題啊，我凌亂了……

一定是java底層代碼錯(cuò)了! 我沒(méi)錯(cuò)……

又是一陣debug,我找到了這條語(yǔ)句:

map.put(d,?map.get(d)?==?null???1?:?map.get(d)?+?1);

我覺(jué)得map.get()很有問(wèn)題, 它的源代碼是這樣的:

public?V?get(Object?key)?{
????Node?e;
????return?(e?=?getNode(hash(key),?key))?==?null???null?:?e.value;
}

唔，先獲得hash()是吧，那我找到了它的hash函數(shù):

static?final?int?hash(Object?key)?{
????int?h;
????return?(key?==?null)???0?:?(h?=?key.hashCode())?^?(h?>>>?16);
}

再來(lái)，這里是要比較h 和key的hashCode是吧,那我們?nèi)タ?/span>hashCode()函數(shù)

public?native?int?hashCode();

這是一個(gè)本地方法，看不到源碼了，唔，，那我就使用它看看吧，測(cè)試一下不就好了嗎,我寫(xiě)了以下的測(cè)試代碼:

public?static?void?main(String[]?args)?{
????System.out.println(0.0?==?-0.0);
????System.out.println(new?Float(0.0).hashCode()?==?
????????new?Float(-0.0).hashCode());
}

結(jié)果竟然是True和False !!!

這個(gè)源頭終于找到了, 0.0 和 -0.0 的hashCode值是不同的 !

經(jīng)過(guò)一番修改，我通過(guò)了這道題(其實(shí)精度也會(huì)有問(wèn)題，應(yīng)該使用BigDecimal的，不過(guò)牛客網(wǎng)要求沒(méi)那么高。后來(lái)我想了想只有把直線(xiàn)方程寫(xiě)成Ax+By+C=0的形式才能完全避免精度問(wèn)題)

接下來(lái)，探討下實(shí)數(shù)的hashCode()函數(shù)是個(gè)啥情況:

2、實(shí)數(shù)的hashCode()

• 在程序執(zhí)行期間，只要equals方法的比較操作用到的信息沒(méi)有被修改，那么對(duì)這同一個(gè)對(duì)象調(diào)用多次，hashCode方法必須始終如一地返回同一個(gè)整數(shù)。
• 如果兩個(gè)對(duì)象根據(jù)equals方法比較是相等的，那么調(diào)用兩個(gè)對(duì)象的hashCode方法必須返回相同的整數(shù)結(jié)果。
• 如果兩個(gè)對(duì)象根據(jù)equals方法比較是不等的，則hashCode方法不一定得返回不同的整數(shù)?！秂ffective java》

那么我們來(lái)看看，0.0和-0.0調(diào)用equals方法是否相等:

System.out.println(new?Float(0.0).equals(0.0f));
System.out.println(new?Float(0.0).equals((float)?-0.0));

輸出是True 和 False

好吧，二者調(diào)用equals() 方法不相等，看來(lái)是滿(mǎn)足了書(shū)里說(shuō)的邏輯的。

那我們看看Float底層equals函數(shù)咋寫(xiě)的:

public?boolean?equals(Object?obj)?{
????return?(obj?instanceof?Float)
???????????&&?(floatToIntBits(((Float)obj).value)?==?
???????????????????floatToIntBits(value));
}

哦，原來(lái)是把Float轉(zhuǎn)換成Bits的時(shí)候發(fā)生了點(diǎn)奇妙的事，于是我找到了一切的源頭:

/**
?*?Returns?a?representation?of?the?specified?floating-point?value
?*?according?to?the?IEEE?754?floating-point?"single?format"?bit
?*?layout.
?*
?*?
Bit?31?(the?bit?that?is?selected?by?the?mask
?*?{@code?0x80000000})?represents?the?sign?of?the?floating-point
?*?number.
?*?Bits?30-23?(the?bits?that?are?selected?by?the?mask
?*?{@code?0x7f800000})?represent?the?exponent.
?*?Bits?22-0?(the?bits?that?are?selected?by?the?mask
?*?{@code?0x007fffff})?represent?the?significand?(sometimes?called
?*?the?mantissa)?of?the?floating-point?number.
?*
?*?
If?the?argument?is?positive?infinity,?the?result?is
?*?{@code?0x7f800000}.
?*
?*?
If?the?argument?is?negative?infinity,?the?result?is
?*?{@code?0xff800000}.
?*
?*?
If?the?argument?is?NaN,?the?result?is?{@code?0x7fc00000}.
?*
?*?
In?all?cases,?the?result?is?an?integer?that,?when?given?to?the
?*?{@link?#intBitsToFloat(int)}?method,?will?produce?a?floating-point
?*?value?the?same?as?the?argument?to?{@code?floatToIntBits}
?*?(except?all?NaN?values?are?collapsed?to?a?single
?*?"canonical"?NaN?value).
?*
?*?@param???value???a?floating-point?number.
?*?@return?the?bits?that?represent?the?floating-point?number.
?*/
public?static?int?floatToIntBits(float?value)?{
????int?result?=?floatToRawIntBits(value);
????//?Check?for?NaN?based?on?values?of?bit?fields,?maximum
????//?exponent?and?nonzero?significand.
????if?(((result?&?FloatConsts.EXP_BIT_MASK)?==
??????????FloatConsts.EXP_BIT_MASK)?&&
?????????(result?&?FloatConsts.SIGNIF_BIT_MASK)?!=?0)
????????result?=?0x7fc00000;
????return?result;
}

這文檔挺長(zhǎng)的，也查了其它資料，看了半天終于搞懂了。

就是說(shuō)Java浮點(diǎn)數(shù)的語(yǔ)義一般遵循IEEE 754二進(jìn)制浮點(diǎn)算術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。IEEE 754標(biāo)準(zhǔn)提供了浮點(diǎn)無(wú)窮，負(fù)無(wú)窮，負(fù)零和NaN（非數(shù)字）的定義。在使用Java過(guò)程中，一些特殊的浮點(diǎn)數(shù)通常會(huì)讓大家很迷惑

當(dāng)浮點(diǎn)運(yùn)算產(chǎn)生一個(gè)非常接近0的負(fù)浮點(diǎn)數(shù)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“-0.0”，而這個(gè)浮點(diǎn)數(shù)不能正常表示

我們可以輸出一波0.0和-0.0的數(shù)據(jù):

System.out.println(Float.floatToIntBits((float)?0.0));
System.out.println(Float.floatToIntBits((float)?-0.0));
System.out.println(Float.floatToRawIntBits(0.0f));
System.out.println(Float.floatToRawIntBits((float)-0.0));

結(jié)果:

0
-2147483648
0
-2147483648

就是說(shuō)，存儲(chǔ)-0.0, 竟然用的是0x80000000

這也是我們熟悉的Integer.MIN_VALUE

3、總結(jié)

java中浮點(diǎn)數(shù)的表示比較復(fù)雜，特別是牽涉到-0.0, NaN, 正負(fù)無(wú)窮這種，所以不適宜用來(lái)作為Map的key, 因?yàn)榭赡芨覀冾A(yù)想的不一致。

--本文完--
剛剛整理好了的第五版《Java大廠(chǎng)面試題》，而且已經(jīng)分類(lèi)?25份?PDF，累計(jì) 2098頁(yè)！

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