distanceTo() integer 溢出？

Question

這是我確定兩點之間距離的方法：

    // Euclidean distance between this point and that point
    public int distanceTo(Point that) {
        int distanceX = this.x - that.x;
        int distanceY = this.y - that.y;
        return (int) Math.sqrt(distanceX * distanceX + distanceY * distanceY);
    }

是否可能發生 integer 溢出，如果是，我該如何防止？

編輯：

Answer 1

為防止溢出導致不正確的結果，請使用Math “精確”方法：

• Math.addExact(int x, int y) ¹
• Math.subtractExact(int x, int y) ¹
• Math.multiplyExact(int x, int y) ¹
• Math.incrementExact(int a) ¹
• Math.decrementExact(int a) ¹
• Math.negateExact(int a) ¹
• Math.toIntExact(long value)

^{1）或long變體。}

如果發生溢出，這些方法將拋出ArithmeticException 。

public int distanceTo(Point that) throws ArithmeticException {
    int distanceX = Math.subtractExact(this.x, that.x);
    int distanceY = Math.subtractExact(this.y, that.y);
    return (int) Math.sqrt(Math.addExact(Math.multiplyExact(distanceX, distanceX),
                                         Math.multiplyExact(distanceY, distanceY)));
}

當然，謹慎的做法是使用long數學來最小化溢出的可能性。

public int distanceTo(Point that) {
    long distanceX = Math.subtractExact((long) this.x, (long) that.x);
    long distanceY = Math.subtractExact((long) this.y, (long) that.y);
    long sumOfSquares = Math.addExact(Math.multiplyExact(distanceX, distanceX),
                                      Math.multiplyExact(distanceY, distanceY));
    return Math.toIntExact((long) Math.sqrt(sumOfSquares));
}

當sumOfSquares擴展為double時，精度可能會略有下降，但在轉換為long期間丟棄小數點時，精度可能會丟失。

Answer 2

首先你可以使用斜邊function。

然后 integer 溢出可能發生在遠處（ - ）。

解決方案是使用double，因為最終結果是使用浮點數function計算的。

結果可能與sqrt(2)*2*Integer.MAX_VALUE一樣大，也會溢出。

所以：

public int distanceTo(Point that) {
    double distanceX = ((double)this.x) - that.x;
    double distanceY = ((double)this.y) - that.y;
    double distance = Math.hypot(distanceX, distanceY);
    if (distance + 1 >= Integer.MAX_VALUE) {
        throw new ArithmeticException("Integer overflow");
    }
    return (int) distance; // (int) Math.round?
}

或者更整潔（就像 Andreas 一樣）：

public int distanceTo(Point that) {
    double distanceX = ((double)this.x) - that.x;
    double distanceY = ((double)this.y) - that.y;
    double distance = Math.hypot(distanceX, distanceY);
    return Math.toIntExact((long)distance); // (int) Math.round?
}

Answer 3

這是我確定兩點之間距離的方法：

    // Euclidean distance between this point and that point
    public int distanceTo(Point that) {
        int distanceX = this.x - that.x;
        int distanceY = this.y - that.y;
        return (int) Math.sqrt(distanceX * distanceX + distanceY * distanceY);
    }

是否可能發生整數溢出，如果是，我該如何防止？

編輯：