新人と先輩の会話形式で理解しよう

新人

「Java で小数を扱いたいときは、どんなデータ型を使えばいいんですか？」

先輩

「Java では、小数を扱うために float 型と double 型の 2 つのデータ型があるよ。」

新人

「その 2 つはどう違うんですか？どっちを使えばいいんでしょうか？」

先輩

「それじゃあ、小数を扱うデータ型について詳しく見ていこう！」

1. 小数を扱うデータ型とは？（基本的な説明）

Java で小数を扱うためには、float 型または double 型を使います。

小数型の種類

float 型 - 32 ビットの浮動小数点型。小数の精度が低く、少ないメモリを使う。
double 型 - 64 ビットの浮動小数点型。精度が高く、より多くの小数を扱える。

たとえば、小数を扱うためのコードは次のようになります。


public class DecimalExample {
    public static void main(String[] args) {
        float floatValue = 3.14f;
        double doubleValue = 3.1415926535;

        System.out.println("float の値: " + floatValue);
        System.out.println("double の値: " + doubleValue);
    }
}

2. float 型と double 型の違い（使い分けのポイント）

小数を扱う場合、float 型と double 型のどちらを使えばよいのでしょうか？

float 型を使う場面

メモリ使用量を抑えたい場合
高い精度が必要ない計算（例えばグラフィック処理）


public class FloatExample {
    public static void main(String[] args) {
        float weight = 60.5f;
        System.out.println("体重: " + weight + "kg");
    }
}

double 型を使う場面

より高い精度の計算が必要な場合（金融計算など）
数学的な計算で丸め誤差を少なくしたい場合


public class DoubleExample {
    public static void main(String[] args) {
        double pi = 3.1415926535;
        System.out.println("円周率: " + pi);
    }
}

3. double 型の基本的な使い方（サンプルコード）

double 型は、Java で最もよく使われる小数型です。double 型の変数を宣言し、小数を計算する方法を見てみましょう。

double 型の変数を使う

次のプログラムは、double 型の変数を宣言し、計算を行うサンプルです。


public class DoubleExample {
    public static void main(String[] args) {
        double num1 = 5.5;
        double num2 = 2.3;
        double sum = num1 + num2;
        
        System.out.println("合計: " + sum);
    }
}

double 型の計算

double 型の変数を使って四則演算を行うことができます。


public class DoubleCalculation {
    public static void main(String[] args) {
        double a = 10.75;
        double b = 3.25;
        
        System.out.println("足し算: " + (a + b));
        System.out.println("引き算: " + (a - b));
        System.out.println("掛け算: " + (a * b));
        System.out.println("割り算: " + (a / b));
    }
}

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4. float 型を使う場面（double との違い）

Java では、通常 double 型を使うのが一般的ですが、特定の場面では float 型を使うこともあります。

float 型の特徴

メモリ使用量が少ない（32ビット）
精度が低い（小数点以下の桁数が少ない）
グラフィック処理やゲーム開発に向いている

float 型の使用例

次のプログラムでは、float 型を使って小数の計算を行います。


public class FloatExample {
    public static void main(String[] args) {
        float height = 175.5f;
        float weight = 68.2f;
        
        System.out.println("身長: " + height + " cm");
        System.out.println("体重: " + weight + " kg");
    }
}

float 型の注意点

float 型は精度が低いため、計算結果に誤差が生じることがあります。double 型のほうが高精度な計算に適しています。


public class FloatPrecisionExample {
    public static void main(String[] args) {
        float value = 1.0f / 3.0f;
        System.out.println("1 ÷ 3 の結果: " + value);
    }
}

5. 小数型を使った簡単な計算プログラム

小数を扱うデータ型を使って、簡単な計算プログラムを作ってみましょう。

商品の割引計算

次のプログラムでは、double 型を使って商品の割引価格を計算します。


public class DiscountCalculator {
    public static void main(String[] args) {
        double originalPrice = 2000.0;
        double discountRate = 0.2; // 20% 割引
        double finalPrice = originalPrice - (originalPrice * discountRate);
        
        System.out.println("元の価格: " + originalPrice + "円");
        System.out.println("割引後の価格: " + finalPrice + "円");
    }
}

円の面積を計算する

次のプログラムでは、円の半径を入力して円の面積を求めます。


public class CircleArea {
    public static void main(String[] args) {
        double radius = 5.5;
        double area = Math.PI * radius * radius;
        
        System.out.println("半径: " + radius + " cm");
        System.out.println("円の面積: " + area + " cm²");
    }
}

float 型を使った計算

次のプログラムでは、float 型を使って BMI（体格指数）を計算します。


public class BMICalculator {
    public static void main(String[] args) {
        float weight = 70.5f;
        float height = 1.75f;
        float bmi = weight / (height * height);
        
        System.out.println("体重: " + weight + " kg");
        System.out.println("身長: " + height + " m");
        System.out.println("BMI: " + bmi);
    }
}

このように、float 型や double 型を使えば、小数を含む計算を簡単に行うことができます。場面に応じて適切なデータ型を選びましょう。

6. 小数型の計算時の注意点（丸め誤差など）

Java で float 型や double 型を使うときに注意しなければならないのが「丸め誤差」です。

丸め誤差とは？

コンピュータは 2 進数で計算を行います。そのため、10 進数では正確に表せる小数も、2 進数では近似値としてしか扱えないことがあります。これが「丸め誤差」と呼ばれる現象です。

丸め誤差の例


public class RoundingErrorExample {
    public static void main(String[] args) {
        double a = 0.1;
        double b = 0.2;
        double sum = a + b;

        System.out.println("0.1 + 0.2 の計算結果: " + sum);
    }
}

このコードを実行すると、0.1 + 0.2 の結果は 0.3 ではなく、0.30000000000000004 という値が表示されることがあります。これは、コンピュータが小数を正確に表現できないために起こる誤差です。

7. 小数型を使うときのベストプラクティス（適切な選び方）

小数を扱うときは、適切なデータ型を選ぶことが重要です。

float 型と double 型の使い分け

float 型: メモリの使用を抑えたい場合や、精度がそれほど重要でない場合（例: ゲームやグラフィック処理）
double 型: 精度が必要な一般的な計算（例: 科学計算、金融計算）

精度が必要な場合の対策

精度が必要な場合、演算結果を四捨五入する方法もあります。


public class RoundingExample {
    public static void main(String[] args) {
        double value = 3.1415926535;
        double rounded = Math.round(value * 100.0) / 100.0;

        System.out.println("元の値: " + value);
        System.out.println("小数点2桁までの丸め: " + rounded);
    }
}

8. 練習問題：小数型を使った簡単な計算プログラムを作ろう

最後に、小数型を使った計算プログラムを実際に作ってみましょう。

練習問題 1: 商品の割引価格を計算する


public class DiscountCalculator {
    public static void main(String[] args) {
        double price = 2000.0;
        double discountRate = 0.2; // 20% 割引
        double finalPrice = price - (price * discountRate);

        System.out.println("元の価格: " + price + "円");
        System.out.println("割引後の価格: " + finalPrice + "円");
    }
}

練習問題 2: BMI（体格指数）を計算する


public class BMICalculator {
    public static void main(String[] args) {
        double weight = 70.5;
        double height = 1.75;
        double bmi = weight / (height * height);

        System.out.println("体重: " + weight + " kg");
        System.out.println("身長: " + height + " m");
        System.out.println("BMI: " + bmi);
    }
}

練習問題 3: 円の面積を計算する


public class CircleAreaCalculator {
    public static void main(String[] args) {
        double radius = 5.5;
        double area = Math.PI * radius * radius;

        System.out.println("半径: " + radius + " cm");
        System.out.println("円の面積: " + area + " cm²");
    }
}

このように、float 型や double 型を使ってさまざまな計算を行うことができます。場面に応じて適切なデータ型を選びましょう。

Java の小数（double, float）を使って計算しよう