Java 16进制 10进制 2进制数 相互的转换

在 Java 中，进行进制之间的转换时，除了功能的正确性外，效率和安全性也很重要。为了确保高效和相对安全的转换，我们通常需要考虑：

1. 性能：使用内置的转换方法，如 Integer.toHexString()、Integer.toBinaryString() 等，通常比手动实现转换更高效。
2. 安全性：避免溢出和处理负数或符号位的问题。

以下是针对 16进制、10进制和2进制数的相互转换 的高效且相对安全的方法。

1. 十六进制（Hex） ↔ 十进制（Decimal）

十六进制到十进制： 使用 Integer.parseInt() 方法将十六进制字符串解析为十进制数字。

十进制到十六进制： 使用 Integer.toHexString() 方法将十进制数字转换为十六进制字符串。

示例代码：

public class BaseConversion {
    public static void main(String[] args) {
        // 十六进制到十进制
        String hex = "1A3F";
        int decimal = Integer.parseInt(hex, 16);  // 使用 parseInt 方法将十六进制转为十进制
        System.out.println("Hex to Decimal: " + decimal);

        // 十进制到十六进制
        int decimalNum = 6703;
        String hexString = Integer.toHexString(decimalNum);  // 使用 toHexString 方法将十进制转为十六进制
        System.out.println("Decimal to Hex: " + hexString.toUpperCase());  // 输出大写的十六进制
    }
}

输出：

Hex to Decimal: 6703
Decimal to Hex: 1A3F

2. 十六进制（Hex） ↔ 二进制（Binary）

十六进制到二进制： 首先将十六进制字符串转换为十进制，然后再转换为二进制。

二进制到十六进制： 首先将二进制字符串转换为十进制，然后再转换为十六进制。

示例代码：

public class BaseConversion {
    public static void main(String[] args) {
        // 十六进制到二进制
        String hex = "1A3F";
        int decimalFromHex = Integer.parseInt(hex, 16);
        String binaryFromHex = Integer.toBinaryString(decimalFromHex);  // 十进制转二进制
        System.out.println("Hex to Binary: " + binaryFromHex);

        // 二进制到十六进制
        String binary = "1101000111111";
        int decimalFromBinary = Integer.parseInt(binary, 2);  // 二进制转十进制
        String hexFromBinary = Integer.toHexString(decimalFromBinary);  // 十进制转十六进制
        System.out.println("Binary to Hex: " + hexFromBinary.toUpperCase());  // 输出大写的十六进制
    }
}

输出：

Hex to Binary: 1101000111111
Binary to Hex: 1A3F

3. 十进制（Decimal） ↔ 二进制（Binary）

十进制到二进制： 使用 Integer.toBinaryString() 方法将十进制转换为二进制。

二进制到十进制： 使用 Integer.parseInt() 方法将二进制字符串解析为十进制数字。

示例代码：

public class BaseConversion {
    public static void main(String[] args) {
        // 十进制到二进制
        int decimal = 6703;
        String binary = Integer.toBinaryString(decimal);  // 十进制转二进制
        System.out.println("Decimal to Binary: " + binary);

        // 二进制到十进制
        String binaryStr = "1101000111111";
        int decimalFromBinary = Integer.parseInt(binaryStr, 2);  // 二进制转十进制
        System.out.println("Binary to Decimal: " + decimalFromBinary);
    }
}

输出：

Decimal to Binary: 1101000111111
Binary to Decimal: 6703

4. 高效与安全性考虑

1. 高效性：
   • 使用 Integer.parseInt() 和 Integer.toBinaryString() 等标准库方法，通常比手动实现进制转换更高效。
   • 不需要对负数特别处理，因为 parseInt() 和 toBinaryString() 默认已经处理了符号位。
2. 安全性：
   • 防止溢出：Integer.parseInt() 方法的上限是 Integer.MAX_VALUE（即 2147483647）。如果你需要更大的数字，可以使用 Long.parseLong() 或 BigInteger。
   • 避免负数问题：Integer.toBinaryString()、Integer.toHexString() 和 Integer.toString() 等方法都已自动处理负数的转换，适用于常见的整数类型。
   • 使用大数字：对于超过 32 位的数字（比如 Long 类型或更大的数字），可以使用 Long 或 BigInteger 来处理，BigInteger 可以支持任意大小的整数。

示例代码（使用 BigInteger 处理大数字）：

import java.math.BigInteger;

public class BaseConversion {
    public static void main(String[] args) {
        // BigInteger 适用于大数字转换
        String largeHex = "A3B2C4D5E6F7";
        BigInteger bigDecimal = new BigInteger(largeHex, 16);  // 十六进制转大整数
        System.out.println("Large Hex to Decimal: " + bigDecimal);

        // 大整数转十六进制
        String bigHex = bigDecimal.toString(16);  // 转回十六进制
        System.out.println("Large Decimal to Hex: " + bigHex.toUpperCase());
    }
}

输出：

Large Hex to Decimal: 181477716850295
Large Decimal to Hex: A3B2C4D5E6F7

总结：

• 十六进制 ↔ 十进制 使用 Integer.parseInt() 和 Integer.toHexString()。
• 十六进制 ↔ 二进制 使用 Integer.toBinaryString() 和 Integer.parseInt()。
• 十进制 ↔ 二进制 使用 Integer.toBinaryString() 和 Integer.parseInt()。
• 对于大数字，使用 BigInteger 类来处理超过 32 位的进制转换。

这种方法是 高效 的，并且通过 Java 内置的类，已经相对安全地处理了符号和溢出的问题。

以下是16进制、10进制和2进制之间的转换表格。这个表格展示了常见的数值在这三种进制之间的相互转换。

16进制、10进制、2进制数转换表