如何处理超出整数 MAX_VALUE 和 MIN_VALUE 的加减法？答案

【问题标题】：How to handle addition and subtraction beyond Integers MAX_VALUE and MIN_VALUE?如何处理超出整数 MAX_VALUE 和 MIN_VALUE 的加减法？
【发布时间】：2021-05-08 21:35:33
【问题描述】：

以下是我正在尝试实现的代码：

if (n1 > 0 && n2 > 0 && result >= Integer.MAX_VALUE) {
    result = Integer.MAX_VALUE;
}
else if (n1 > 0 && n2 > 0 && (result <= Integer.MIN_VALUE || result < 0)) {
    result = Integer.MAX_VALUE;
}
else if (n1 < 0 && n2 < 0 && (result <= Integer.MIN_VALUE || result == 0)) {
    result = Integer.MIN_VALUE;
}

但我没有得到令人满意的结果。例如，-2147483640-10 给我 2147483646。

我确信必须有一种更具体的方法来进行饱和。

【问题讨论】：

标签： java integer overflow underflow saturation-arithmetic

【解决方案1】：

如果您需要为Integer.MAX_VALUE 和Integer.MIN_VALUE 设置限制以防溢出，您应该跟踪结果的符号是否已更改以定义溢出发生的时间。

除非result 是long，否则无需检查result >= Integer.MAX_VALUE 等条件以防正溢出或result <= Integer.MAX_VALUE 用于负溢出。

public static int add(int n1, int n2) {
    System.out.printf("%d + %d = ", n1, n2);
    int result = n1 + n2;

    if (n1 > 0 && n2 > 0 && result < 0) {
        result = Integer.MAX_VALUE;
    } else if (n1 < 0 && n2 < 0 && result > 0) {
        result = Integer.MIN_VALUE;
    }

    return result;
}

测试：

System.out.println(add(10, 20));
System.out.println(add(2147483640, 10));

System.out.println(add(-10, -20));
System.out.println(add(-2147483640, -10));

输出：

10 + 20 = 30
2147483640 + 10 = 2147483647
-10 + -20 = -30
-2147483640 + -10 = -2147483648

【讨论】：

【解决方案2】：

可以这么简单地完成：

return Math.min(Math.max((long) n1 + n2, Integer.MIN_VALUE), Integer.MAX_VALUE);

操作(long) n1 + n2 确保结果是long，因此n1 + n2 既不会上溢也不会下溢。

Math.max((long) n1 + n2, Integer.MIN_VALUE) 确保在n1 + n2 有下溢的情况下我们得到Integer.MIN_VALUE 的值。否则，我们得到n1 + n2 的结果。

最后，Math.min(.., Integer.MAX_VALUE) 确保如果n1 + n2 有溢出，该方法返回Integer.MAX_VALUE。否则，将返回操作n1 + n2。

运行示例：

public class UnderOver {

    public static long add(int n1, int n2){
       return Math.min(Math.max((long) n1 + n2, Integer.MIN_VALUE), Integer.MAX_VALUE);
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(add(Integer.MAX_VALUE, 10));
        System.out.println(add(Integer.MIN_VALUE, -10));
        System.out.println(add(-10, -10));
        System.out.println(add(10, 10));
        System.out.println(add(10, 0));
        System.out.println(add(-20, 10));
    }
}

输出：

2147483647
-2147483648
-20
20
10
-10

【讨论】：