java解惑之再探取余

整数无所谓

关键是负数

c++,java的求余:

除数和被除数取绝对值求余,最后的符号跟着除数

如:-7%3=-1;-7%(-3)=-1

Python等,

a%b

1、先求tmp=|a|%|b|

2、如果a<0&&b<0,-tmp

3、如果a<0&&b>0,tmp+b

4、如果a>0&&b<0,tmp-b

http://ceeji.net/blog/mod-in-real/

背景

最近在一道 Java 习题中,看到这样的一道题:

What is the output when this statement executed:

System.out.printf(-7 % 3);

正整数的取余运算大家都很熟悉,但是对于负数、实数的取余运算,确实给人很新鲜的感觉。于是我对此进行了一些探索。我发现,这里面还是颇有一点可以探索的东西的。

探究

首先,看看自然数的取模运算(定义1):

如果ad是两个自然数,d非零,可以证明存在两个唯一的整数 q 和 r,满足 aqdr 且0 ≤ rd。其中,q 被称为商,r 被称为余数。

那么对于负数,是否可以沿用这样的定义呢?我们发现,假如我们按照正数求余的规则求 (-7) mod 3 的结果,就可以表示 -7 为 (-3)* 3 +2。其中,2是余数,-3是商。

那么,各种编程语言和计算器是否是按照这样理解的呢?下面是几种软件中对此的理解。

语言 语句 输出
C++(G++ 编译) cout << (-7) % 3; -1
Java(1.6) System.out.println((-7) % 3); -1
Python 2.6 (-7) % 3 2
百度计算器 (-7) mod 3 2
Google 计算器 (-7) mod 3 2

可以看到,结果特别有意思。这个问题是百家争鸣的。看来我们不能直接把正数的法则加在负数上。实际上,在整数范围内,自然数的求余法则并不被很多人所接受,大家大多认可的是下面的这个定义2

如果ad整数d 非零,那么余数
r 满足这样的关系:

a = qd + r , q 为整数,且0 ≤ |r| < |d|。

可以看到,这个定义导致了有负数的求余并不是我们想象的那么简单,比如,-1 和 2 都是 (-7) mod 3 正确的结果,因为这两个数都符合定义。这种情况下,对于取模运算,可能有两个数都可以符合要求。我们把 -1 和 2 分别叫做正余数负余数。通常,当除以d 时,如果正余数为r1,负余数为r2,那么有

r1 = r2 + d

对负数余数不明确的定义可能导致严重的计算问题,对于处理关键任务的系统,错误的选择会导致严重的后果。

看完了 (-7) mod 3,下面我们来看一看 7 mod (-3) 的情况(看清楚,前面是 7 带负号,现在是 3 带负号)。根据定义2,7 = (-3) * (-2) + 1 或7 = (-3) * (-3) -2,所以余数为 1 或 -2。

语言 语句 输出
C++(G++ 编译) cout << 7 % (-3); 1
Java(1.6) System.out.println(7 % (-3)); 1
Python 2.6 7 % (-3) -2
百度计算器 7 mod (-3) -2
Google 计算器 7 mod (-3) -2

从中我们看到几个很有意思的现象:

  • Java 紧随 C++ 的步伐,而 Python、Google、百度步调一致。难道真是物以类聚?联想一下,Google 一直支持 Python,Python 也颇有 Web 特色的感觉,而且 Google Application Engine 也用的 Python,国内的搜索引擎也不约而同地按照 Google 的定义进行运算。
  • 可以推断,C++ 和 Java 通常会尽量让商更大一些。比如在 (-7) mod 3中,他们以 -2 为商,余数为 -1。在 Python 和 Google 计算器中,尽量让商更小,所以以 -3 为商。在 7 mod (-3) 中效果相同:C++ 选择了 3 作为商,Python 选择了 2 作为商。但是在正整数运算中,所有语言和计算器都遵循了尽量让商小的原则,因此
    7 mod 3 结果为 1 不存在争议,不会有人说它的余数是-2。
  • 如果按照第二点的推断,我们测试一下 (-7) mod (-3),结果应该是前一组语言(C++,Java)返回 2,后一组返回 -1。(请注意这只是假设)

于是我做了实际测试:

语言 语句 输出
C++(G++ 编译) cout << -7 % (-3); -1
Java(1.6) System.out.println(-7 % (-3)); -1
Python 2.6 -7 % (-3) -1
百度计算器 -7 mod (-3) -1
Google 计算器 -7 mod (-3) -1

结果让人大跌眼镜,所有语言和计算机返回结果完全一致。

总结

我们由此可以总结出下面两个结论:

  1. 对于任何同号的两个整数,其取余结果没有争议,所有语言的运算原则都是使商尽可能小
  2. 对于异号的两个整数,C++/Java语言的原则是使商尽可能大,很多新型语言和网页计算器的原则是使商尽可能小。

拓展

最后是拓展时间。对于实数,我们也可以定义取模运算(定义3)。

当 a 和 d 是实数,且d 非零, a 除以 d 会得到另一个实数(商),没有所谓的剩余的数。但如果要求商为一个整数,则余数的概念还是有必要的。可以证明:存在唯一的整数商 q 和唯一的实数 r 使得: a = qd + r, 0 ≤ r < |d|. (转自维基百科)

如上在实数范围内扩展余数的定义在数学理论中并不重要,尽管如此,很多程序语言都实现了这个定义。至于哪些程序语言实现了这个定义,就留给大家自己探究吧!

时间: 2025-02-01 15:54:51

java解惑之再探取余的相关文章

java解惑之再谈String.split()

<span style="font-size:18px;">import java.util.*; public class Sixty{ public static void main(String[] args){ String s = "sur,hs dg,fdg, d ,fd, d,d,dasg,ds"; String[] t = s.split(",\\s*"); System.out.println(s); for(int

898B. Proper Nutrition#买啤酒问题(枚举&amp;取余)

题目出处:http://codeforces.com/problemset/problem/898/B 题目大意:为一个整数能否由另外两个整数个整数合成 #include<iostream> using namespace std; int main(){ int n,a,b; cin>>n>>a>>b; if(n%2==1 && a%2==0 && b%2==0 ){cout<<"NO"<

java中的基本运算符、取余、逻辑运算符、逻辑运算符、位运算符、移位运算符

注意事项: 常量在编译的时候会赋值,变量在运行的时候才在内存中分配空间赋值. 赋值运算符 += -+ *+ %= \= 在java编译器会进行强制类型转换 取余: 在java中做取余运算的是时候,结果的正负号是取决于被除数. 逻辑运算符&且 |或 !非 ^异或 &&短路与 ||短路或 位运算符:直接操作二进制位的. & (与) 6 & 3 = 2 0000 0110 可以把1看成true & 0000 0011 0看成false --------------

Java之取余操作 &quot;%&quot;

取模运算与取余运算两个概念有重叠的部分但又不完全一致.主要的区别在于对负整数进行除法运算时操作不同. 对于整形数a,b来说,取模运算或者求余运算的方法都是: 1.求 整数商 c = a / b: 2.计算模或者余数 r = a - c* b . 取模运算和取余运算在第一步不同: 取余运算在取c值时,向0方向舍入:而取模运算在取c值时,是向负无穷方向舍入 各个环境下运算符%的含义不同,C/C++,Java为取余,python为取模 Java取余运算规则如下: a%b = a - (a/b)*b 原

为什么Java的hash表的长度一直是2的指数次幂?为什么这个(hash&amp;(h-1)=hash%h)位运算公式等价于取余运算?

1.什么是hash表? 答:简单回答散列表,运算在hash结构散列(分散)存放. 2.如何散列排布,如果均匀排布? 答:取余运算 3.Java中如何实现? 答:hash&(h-1) 4.为什么hash&(h-1)=等价于hash%h java的h(表长)一定是2的指数次幂,2的指数次幂2n 2n的结果:一定长这样10000...(n个0) 2n-1的结果:一定这样1111(n-1)个1 举个例子: 当h=16,对应的二进制:00010000 h-1=15,对应的二进制:00001111 可

再探Java基础——throw与throws

转载:http://blog.csdn.net/luoweifu/article/details/10721543 以前虽然知道一些异常的处理,也用过一些,但是对throw和throws区别还是有不太清楚.今天用实例测试一下 异常处理机制 异常处理是对可能出现的异常进行处理,以防止程序遇到异常时被卡死,处于一直等待,或死循环 异常有两个过程,一个是抛出异常:一个是捕捉异常 抛出异常 抛出异常有三种形式,一是throw,一个throws,还有一种系统自动抛异常.下面它们之间的异同 系统自动抛异常

《Java解惑》读书笔记

 摘选自<Java解惑>一书,之前整理了部分,一直没看完,最近为了督促自己每天读点这本书,决定一天至少更新一个谜题的内容,欢迎讨论. 欢迎关注技术博客http://blog.sina.com.cn/u/1822488043 Java解惑读书笔记 谜题1:奇数性 取余操作的定义: ( a / b ) * b + ( a % b ) = a 其中(a/b)是java运算的结果,也就是a/b是一个整数,比如3/2=1. 所以当取余操作返回一个非零结果的时候,它与左操作数具有相同符号. 请测试你的

【java解惑】移位运算符规则

    如下代码: public class Example027 { public static void main(String[] args) { int i = 0; while (-1 << 32 != 0) { i++; } System.out.println(i); } }     结果说明:     将上述程序放到eclipse中,在输出行会有提示"Unreachable code".也就是while循环是死循环无法退出.     结果分析:     Ja

【java解惑】前缀自增自减和后缀自增自减问题

    如下代码: public class Example025 { public static void main(String[] args) { int ape = 100; int it = 100; int ape_it = 100; for (int i = 0; i < 100; i++) { ape--; it = it--; ape_it = --ape_it; } System.out.println("ape = " + ape); System.out.