Java MOD 运算符返回负值

Question

我有这个方法：

private static int generateNo(int randomNo, int value){
    return   ((randomNo*value)%256);
}

在我的例子中 随机编号 = 17719 qValue = 197920

当我用计算器计算它时，返回的值应该是 224，然而，当我运行程序时它返回 -32。

谁能解释一下。

Answer 1

一点提示。如果在乘（或求和）数字时出现意外的负值，这主要是数字溢出：

private static int generateNo(int randomNo, int value) {
    return (int)(((long)randomNo * value) % 256);
}

Answer 2

Java 倾向于使用 有符号余数，而不是通常表示取模的运算（欧几里得除法的非负余数）。幸运的是，对于 2 的幂，有一个非常简单的解决方法：按位使用 &。无论如何，这更容易考虑，因为它是对位的微不足道的操作，而不是复杂除法算法的结果。

例如：

private static int generateNo(int randomNo, int value) {
    return randomNo * value & 255;
}

这不可能有否定的结果，因为& 255 保证只能设置结果的低 8 位，因此结果肯定在 [0..255] 范围内。

如果你想要结果的一些低位，首先让乘法换行是可以的，就像这里（最低的 8 位）。如果您想计算(x * y) MOD p，其中p 不是2 的幂，则它不能正常工作，因为（在处理Java 的有符号余数之后）实际计算变为（由于包装）((x * y) MOD 2³²) MOD p。 IFF p 除以 2³²（即 iff p 是不超过 2³² 的 2 的幂）然后简化为 (x * y) MOD p。

或者使用更多位级别的视图：乘积的位是“完整”乘积的最低 32 位（两个 32 位整数的完整乘积有 64 位），当然如果我们只需要这些位（或其中的一些子集，例如最低的 8 个），那很好。但如果我们想要的结果取决于乘积的高 32 位，那么显然我们需要计算这些位。 (x * y) MOD p 其中p 不是 2 的幂将取决于完整产品的所有位。

Answer 3

17719*197920 = 3506944480，大于Integer.MAX_VALUE。

因此，乘法超出了int的范围，结果为-788022816。

因此，取模会得到否定的结果。

Answer 4

这里有两件事在起作用。

1. 将两个ints 相乘会得到一个大于Integer.MAX_VALUE (2147483647) 的数字，它会环绕为负数。
2. 对正数和负数应用模运算符会产生负数。

您需要考虑在给定边缘情况值（例如非常大的整数或负数）的情况下，您希望此函数如何工作。

例如，generateNo(-100, 50) 应该产生什么？

您可能希望在进行取模之前确保您的值是正数，如下所示：

Math.abs(randomNo * value) % 256

然而，这实际上有一个非常有趣的边缘情况，Math.abs(Integer.MIN_VALUE) == Integer.MIN_VALUE 因为它溢出了。

改为在结果上使用Math.abs：

Math.abs((randomNo * value) % 256)

我还会对这个函数提出一些一般性的批评。这些名称并不能真正解释它的作用。为什么generateNo？毫无疑问，有很多方法可以生成一个数字。我会建议一个更具体的名称。

参数randomNo 和value 也有问题。为什么generateNo 关心第一个参数是否是随机的？

更清楚地指定您想要发生的事情，并使用描述这些事情的名称，可能会更容易思考。

我还建议，在遇到此类问题时，分解这些步骤，以便您了解发生了什么。比如：

private static int generateNo(int randomNo, int value){
    final int product = randomNo * value;
    final int result = product % 256;

    // Breakpoint or System.out.println here, to understand the values...
    return result;
}