Der beste Weg, um Javas Modul bei negativen Zahlen so zu verhalten, wie er sollte?

In Java, wenn Sie dies tun

a % b

Wenn a negativ ist, wird ein negatives Ergebnis zurückgegeben, anstatt wie gewünscht um b zu wickeln. Was ist der beste Weg, um dies zu beheben? Ich kann nur denken

a < 0 ? b + a : a % b

Es verhält sich wie es sollte a% b = a - a / b * b; dh es ist der Rest.

Sie können (a% b + b)% b ausführen

Dieser Ausdruck funktioniert als Ergebnis von (a % b)ist notwendigerweise niedriger als b, egal ob apositiv oder negativ. Hinzufügen bkümmert sich um die negativen Werte a, da (a % b)zwischen ein negativer Wert ist -bund 0, (a % b + b)ist notwendigerweise niedriger als bund positiv. Das letzte Modulo ist ada, falls aes anfangs positiv war, denn wenn es positiv ist, (a % b + b)würde es größer werden als b. Daher wird (a % b + b) % bes kleiner als bwieder (und wirkt sich nicht auf negative aWerte aus).

Ab Java 8 können Sie Math.floorMod (int x, int y) und Math.floorMod (long x, long y) verwenden . Beide Methoden liefern die gleichen Ergebnisse wie Peters Antwort.

Math.floorMod( 2,  3) =  2
Math.floorMod(-2,  3) =  1
Math.floorMod( 2, -3) = -1
Math.floorMod(-2, -3) = -2

Für diejenigen, die Java 8 noch nicht verwenden (oder noch nicht verwenden können), kam Guava mit IntMath.mod () , das seit Guava 11.0 verfügbar ist , zur Rettung .

IntMath.mod( 2, 3) = 2
IntMath.mod(-2, 3) = 1

Eine Einschränkung: Im Gegensatz zu Math.floorMod () von Java 8 kann der Divisor (der zweite Parameter) nicht negativ sein.

In der Zahlentheorie ist das Ergebnis immer positiv. Ich würde vermuten, dass dies in Computersprachen nicht immer der Fall ist, da nicht alle Programmierer Mathematiker sind. Meine zwei Cent, ich würde es als Designfehler der Sprache betrachten, aber Sie können es jetzt nicht ändern.

= MOD (-4.180) = 176 = MOD (176, 180) = 176

weil 180 * (-1) + 176 = -4 das gleiche wie 180 * 0 + 176 = 176

Anhand des Uhrbeispiels hier, http://mathworld.wolfram.com/Congruence.html , würden Sie nicht sagen, dass die Dauer_der_Zeitmod-Zykluslänge -45 Minuten beträgt, sondern 15 Minuten, obwohl beide Antworten die Basisgleichung erfüllen.

Java 8 hat Math.floorMod, aber es ist sehr langsam (seine Implementierung hat mehrere Unterteilungen, Multiplikationen und eine Bedingung). Es ist jedoch möglich, dass die JVM über einen intrinsisch optimierten Stub verfügt, der sie erheblich beschleunigen würde.

Der schnellste Weg, dies ohne zu tun, floorModist wie einige andere Antworten hier, aber ohne bedingte Verzweigungen und nur eine langsame %Operation.

Angenommen, n ist positiv und x kann alles sein:

int remainder = (x % n); // may be negative if x is negative
//if remainder is negative, adds n, otherwise adds 0
return ((remainder >> 31) & n) + remainder;

Die Ergebnisse, wenn n = 3:

x | result
----------
-4| 2
-3| 0
-2| 1
-1| 2
 0| 0
 1| 1
 2| 2
 3| 0
 4| 1

Wenn Sie nur eine gleichmäßige Verteilung zwischen 0und n-1nicht dem exakten Mod-Operator benötigen und Ihre xnicht in der Nähe gruppieren 0, ist das Folgende noch schneller, da mehr Parallelität auf Befehlsebene besteht und die langsame %Berechnung parallel zum anderen erfolgt Teile, da sie nicht vom Ergebnis abhängen.

return ((x >> 31) & (n - 1)) + (x % n)

Die Ergebnisse für die oben genannten mit n = 3:

x | result
----------
-5| 0
-4| 1
-3| 2
-2| 0
-1| 1
 0| 0
 1| 1
 2| 2
 3| 0
 4| 1
 5| 2

Wenn die Eingabe im gesamten Bereich eines int zufällig ist, ist die Verteilung beider beiden Lösungen gleich. Wenn sich die Eingangscluster nahe Null befinden, gibt es bei n - 1der letzteren Lösung zu wenige Ergebnisse .

Hier ist eine Alternative:

a < 0 ? b-1 - (-a-1) % b : a % b

Dies kann schneller sein oder auch nicht als die andere Formel [(a% b + b)% b]. Im Gegensatz zur anderen Formel enthält sie einen Zweig, verwendet jedoch eine Modulo-Operation weniger. Wahrscheinlich ein Gewinn, wenn der Computer eine <0 richtig vorhersagen kann.

(Bearbeiten: Die Formel wurde korrigiert.)