본문 바로가기
카테고리 없음

BigDecimal 사용법과 예제를 통한 큰 실수 다루기: 정확하고 효율적인 방법들

🤞✌👏1 2023. 10. 28. 15:19

1. BigDecimal이란?

BigDecimal은 자바에서 제공하는 클래스로, 정확하고 정밀한 실수 연산을 위해 사용되는 클래스입니다. 실수를 표현하는 데 있어서 double이나 float보다 더 큰 범위의 숫자와 더 높은 정밀도를 제공합니다. BigDecimal은 불변(immutable) 클래스이므로 값을 변경할 수 없으며, 새로운 BigDecimal 객체를 생성해야 값의 변경이 가능합니다. 이러한 특징으로 인해 대규모의 정확한 실수 연산이 필요한 금융 분야나 과학 연구 등에서 많이 사용됩니다.

BigDecimal 클래스는 크게 두 가지로 구분됩니다. 첫 번째는 정수부와 소수부를 각각 부호, 크기, 소수점 위치를 갖고 있는 부호화된 정확한 정수(rational exact integer)를 나타내는 Immutable 클래스인 BigDecimal입니다. 두 번째는 부호화된 실수(rational exact floating-point)를 나타내는 Mutable 클래스인 BigDecimal입니다. 두 가지 모두 정확한 연산을 제공하지만, 성능 면에서는 Immutable한 BigDecimal이 더 효율적입니다.

BigDecimal을 사용하여 고정 소수점 연산과 부동 소수점 연산을 수행할 수 있으며, 소수점 자리수의 제한 없이 원하는 만큼의 정밀도를 지정할 수 있습니다. 정확한 실수 연산을 위해 사용되는 BigDecimal 클래스는 실수 연산의 크기에 상관없이 일관된 결과를 제공하는 데 매우 유용합니다. 반대로 double이나 float은 정확한 실수 값을 제공하기 어렵고, 부동 소수점 연산에서 정확성이 상실될 수 있습니다.

BigDecimal 클래스를 사용하는 방법과 함께 실제 예제와 효율적인 활용 방법에 대해 알아보겠습니다.

2. BigDecimal 사용법

BigDecimal 클래스는 java.math 패키지에 포함되어 있으므로, 해당 패키지를 import 해야 합니다.

import java.math.BigDecimal;

BigDecimal 객체를 생성하려면 다음과 같은 방법을 사용할 수 있습니다.

  1. BigDecimal.valueOf() 메서드를 사용하여 값을 전달하여 객체를 생성합니다.

    BigDecimal num1 = BigDecimal.valueOf(10.5);
BigDecimal num2 = BigDecimal.valueOf(5.2);

  2. new BigDecimal() 생성자를 사용하여 문자열을 전달하여 객체를 생성합니다.

    BigDecimal num3 = new BigDecimal("3.14159");
BigDecimal num4 = new BigDecimal("-123.45");

BigDecimal 객체는 내장 메서드를 통해 다양한 연산을 수행할 수 있습니다. 일반적인 연산자들과 관련된 메서드들도 지원되며, 연산 결과는 새로운 BigDecimal 객체로 반환됩니다.

BigDecimal result1 = num1.add(num2); // 덧셈
BigDecimal result2 = num1.subtract(num2); // 뺄셈
BigDecimal result3 = num1.multiply(num2); // 곱셈
BigDecimal result4 = num1.divide(num2); // 나눗셈

int result5 = num1.compareTo(num2); // 비교: -1, 0, 1 반환
boolean result6 = num1.equals(num2); // 동등성 비교

BigDecimal 객체는 불변성(immutability)을 가지므로, 값을 변경하고자 한다면 새로운 BigDecimal 객체를 생성해야 합니다.

정밀도와 반올림 방식을 지정할 수도 있습니다. setScale() 메서드로 원하는 소수점 이하 자리수와 반올림 모드를 설정할 수 있습니다.

BigDecimal num5 = new BigDecimal("3.14159");
BigDecimal rounded = num5.setScale(2, RoundingMode.HALF_UP); // 소수점 2자리로 반올림

정밀한 실수 연산을 위해 BigDecimal을 사용하는 경우, setScale()을 통해 필요한 만큼의 정밀도를 지정하고 반올림 방식을 선택하는 것이 중요합니다. 또한, 연산 결과를 저장하기 위해 새로운 BigDecimal 객체를 생성하는 것을 잊지 말아야 합니다.

또한, BigDecimal은 BigDecimal 객체간의 비교와 동등성 검사에 사용될 때 compareTo()와 equals() 메서드를 사용함에 주의해야 합니다. == 연산자를 사용하면 객체의 주소를 비교하므로 원하는 결과를 얻을 수 없습니다.

BigDecimal의 사용법과 관련된 내용을 알아보았습니다. 다음으로는 BigDecimal을 효율적으로 사용하는 방법과 실제 예제에 대해 알아보겠습니다.

3. BigDecimal 예제 및 효율적인 활용 방법

예제: 부동 소수점 연산의 정확성 보장하기

부동 소수점 연산에서 정확한 결과를 얻기 위해 BigDecimal을 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 0.1을 10번 더하는 연산을 수행하면, 부동 소수점 오차 때문에 예상한 결과와 다를 수 있습니다.

double num = 0.1;
double result = 0;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    result += num;
}
System.out.println(result); // 0.9999999999999999

이와 같은 경우에는 BigDecimal을 사용하여 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.

BigDecimal num = new BigDecimal("0.1");
BigDecimal result = BigDecimal.ZERO;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    result = result.add(num);
}
System.out.println(result); // 1.0

효율적인 활용 방법

BigDecimal은 불변 객체이기 때문에, 매 연산마다 새로운 BigDecimal 객체를 생성해야 합니다. 그러나 객체 생성은 비용이 높은 작업이므로, 반복문 내에서 연산을 수행하는 경우에는 성능에 영향을 줄 수 있습니다.

이러한 경우, BigDecimal 대신 MutableBigDecimal 클래스를 사용할 수 있습니다. MutableBigDecimal은 BigDecimal을 상속받아 연산을 수행하지만, 내부의 값은 변경 가능한(mutable) 상태를 유지합니다. 따라서 연산 시에 객체를 새로 생성하지 않고 내부 값을 변경하여 성능을 향상시킬 수 있습니다.

import org.apache.commons.lang3.mutable.MutableBigDecimal;

MutableBigDecimal num = new MutableBigDecimal("0.1");
MutableBigDecimal result = new MutableBigDecimal(BigDecimal.ZERO);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    result.add(num);
}
System.out.println(result); // 1.0

이렇게 MutableBigDecimal을 사용하면 반복문 등에서 많은 연산을 수행할 때 성능상의 이점을 얻을 수 있습니다. 그러나 사용 시에 주의해야 할 점은, MutableBigDecimal은 내부 값이 변경 가능하기 때문에 적절한 동기화가 필요한 경우에 주의해야 합니다.

BigDecimal의 예제와 효율적인 활용 방법에 대해 알아보았습니다. BigDecimal은 정확한 실수 연산이 필요한 상황에서 유용하게 사용될 수 있습니다.

티스토리툴바