導入

こんにちは、もんすんです。

プログラミングでは、金銭計算を行う場面がよくありますよね？？
しかし、浮動小数点型(float や double)を使った金銭計算には注意が必要です。
浮動小数点型と文字を見て、ドキッとした方、少なくはないはずです。

今回は、浮動小数点型の問題と、その解決方法についてわかりやすく解説します。

浮動小数点型について

なぜ浮動小数点型が金銭計算に向かないのか？

float や double は、科学計算や工学計算のために設計されたデータ型です。
それらは非常に大きな範囲の数値を効率的に扱えますが、正確に小数を表現できない場合があります。

例えば、次のコードを実行してみましょう。

public class MoneyCalculation {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(1.03 - 0.42); // 結果: 0.6100000000000001
        System.out.println(1.00 - 0.90); // 結果: 0.09999999999999998
    }
}

コメントアウトにも示していますが、それぞれ 0.61 と 0.10 となってい欲しいところ、表示される結果は少しずれています。
これは、浮動小数点型が内部で数値を2進数として扱うため、10進数の小数を正確に表現できないからです。

例えば、0.1や0.3などは2進数で無限に続く小数になるため、丸め誤差が生じます。
2進数の場合、0.1は0.00011001100110011... (繰り返し)となり、0.3は0.01001100110011... (繰り返し)となります。
その結果、浮動小数点型を使った計算では、期待通りの結果が得られず、誤差が蓄積することがあります。

こういった誤差が、正確な計算が求められる金融関連、つまり金銭計算に大きな影響を与えてしまうのです。

金銭計算の正しい方法

では、正しい金銭計算はどうやって実現すればいいのでしょうか？
正確な金銭計算を行うためには、以下の方法を検討しましょう。

1. `BigDecimal` を使う

BigDecimal は高精度な数値計算をサポートするクラスです。
10進数の固定小数点形式で数値を表現してくれます。
つまり、演算は10進数ベースで行われるため、2進数特有の丸め誤差が発生しません。

BigDecimalは、以下のように使用します。

import java.math.BigDecimal;

public class MoneyCalculation {
    public static void main(String[] args) {
        BigDecimal funds = new BigDecimal("1.00");
        BigDecimal price = new BigDecimal("0.10");
        int itemsBought = 0;

        while (funds.compareTo(price) >= 0) {
            funds = funds.subtract(price);
            itemsBought++;
        }

        System.out.println(itemsBought + "個の商品を購入しました。");
        System.out.println("残金: $" + funds);
    }
}

出力:

10個の商品を購入しました。
残金: $0.00

この方法により、浮動小数点型の誤差がなくなり、正確な結果が得られます。

2. 整数型(`int` や `long`)を使う

金額をドルや円ではなく、セントや最小単位で管理する方法です。

この方法は処理が高速でシンプルです。

public class MoneyCalculation {
    public static void main(String[] args) {
        int funds = 100; // 1ドルをセントで表現
        int price = 10;  // 1個10セント
        int itemsBought = 0;

        while (funds >= price) {
            funds -= price;
            itemsBought++;
        }

        System.out.println(itemsBought + "個の商品を購入しました。");
        System.out.println("残金: " + funds + "セント");
    }
}

出力:

10個の商品を購入しました。
残金: 0セント

整数型を使う場合は、計算前後に単位(ドル→セント)を意識する必要がありますが、精度が高く計算も高速です。

どの方法を選ぶべきか？

BigDecimal
- メリット: 高精度、丸め制御が可能
- デメリット: 記述が煩雑で、計算がやや遅い
- 適用例: 金融計算やビジネスロジック
整数型(int や long)
- メリット: シンプルで高速
- デメリット: 桁数制限がある(int で約9桁、long で約18桁)
- 適用例: 小規模な金額計算や性能が重視される場合

最後に

今回紹介したように、浮動小数点型(float や double)は、金銭計算には向いていません。
正確さが必要な場合は、BigDecimal を使うか、整数型で金額を最小単位に変換して計算しましょう！