為什么不建議你使用實數(shù)作為 HashMap 的key？

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來自：blog.csdn.net/qq_30219017/article/details/79689492

1.起因

讓我關注到這一點的起因是一道題:牛客網上的max-points-on-a-line

題目是這么描述的:

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的X,Y坐標，找到過這些點最多的直線，輸出這條線上的點數(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?1;?i++)?{
????????????Map?map?=?new?HashMap<>(16);
????????????//?記錄垂直點數(shù);?當前和Points[i]在一條線上的最大點數(shù);?和Points[i]垂直的點數(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是沒啥問題的，可就是沒辦法過，經過長久的排查錯誤，我寫了以下代碼加在上面的代碼里運行

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，它認為(3-3) / (3-2) 和 (3-3) / (-5-2) 不同? 什么鬼…

經過debug,發(fā)現(xiàn)上述結果分別是0.0和-0.0

0.0 難道不等于 -0.0 ?

這時我心里已經一陣臥槽了，不過我還是寫了驗證代碼:

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

結果是True，沒問題啊，我凌亂了……

一定是java底層代碼錯了! 我沒錯……

又是一陣debug,我找到了這條語句:

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

我覺得map.get()很有問題, 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，這里是要比較h 和key的hashCode是吧,那我們去看hashCode()函數(shù)

public?native?int?hashCode();

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

????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());
????}

結果竟然是True和False !!!

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

經過一番修改，我通過了這道題(其實精度也會有問題，應該使用BigDecimal的，不過牛客網要求沒那么高。后來我想了想只有把直線方程寫成Ax+By+C=0的形式才能完全避免精度問題)

接下來，探討下實數(shù)的hashCode()函數(shù)是個啥情況:

2.實數(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有被修改，那么對這同一個對象調用多次，hashCode方法必須始終如一地返回同一個整數(shù)。

• 如果兩個對象根據(jù)equals方法比較是相等的，那么調用兩個對象的hashCode方法必須返回相同的整數(shù)結果。

• 如果兩個對象根據(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》

那么我們來看看，0.0和-0.0調用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，二者調用equals()?方法不相等，看來是滿足了書里說的邏輯的

那我們看看Float底層equals函數(shù)咋寫的:

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

哦，原來是把Float轉換成Bits的時候發(fā)生了點奇妙的事，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;
????}

這文檔挺長的，也查了其它資料，看了半天終于搞懂了

就是說Java浮點數(shù)的語義一般遵循IEEE 754二進制浮點算術標準。IEEE 754標準提供了浮點無窮，負無窮，負零和NaN（非數(shù)字）的定義。在使用Java過程中，一些特殊的浮點數(shù)通常會讓大家很迷惑

當浮點運算產生一個非常接近0的負浮點數(shù)時，會產生“-0.0”，而這個浮點數(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));

結果:

0
-2147483648
0
-2147483648

就是說，存儲-0.0, 竟然用的是0x80000000

這也是我們熟悉的Integer.MIN_VALUE

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