10桁以上の計算結果が全て10桁になってしまう

Question

前提・実現したいこと

10桁以上の計算結果を可能な限り正しく出力したい。

発生している問題・エラーメッセージ

コードの1行目の数値で開始と終了を指定した整数の範囲の階乗の結果が表示されますが全て10桁になる
　(10, 14)　10～14までの階乗を出力する

12! = 479001600
13! = 1932053504
14! = 1278945280

該当のソースコード

        IntStream.rangeClosed(10, 14)
        .forEach(i -> {
            int kaijo = IntStream.rangeClosed(1, i).reduce(1, (i1, i2) -> i1 * i2);
            System.out.println(i + "! = " + kaijo);
        });

試したこと

変数の型をint型からdouble型に変えたが結果変わらず
print関連のjavadocを読んでみたりネットで桁数関連の検索をしてみたのですが解決には至りませんでした。

恐らく13!までは正常に表示されていて14!から桁が足りていないのではないかと思います。
何かしらの仕様だとは思うのですが何故このような表示になるのか理由と解決策があれば知りたいです。

参考までに追記と感想

回答頂いた中から参考にさせていただきfor文で書いたところ、意外とあっさり動いていまいました。
streamはとても便利だと思うのですが理解度が足りず、自分で変更などしようとすると思い通りにならず苦労します。
頂いた回答を元に色々と触って精進したいと思います。

for (int i = 10; i <= 20; i++) {
	BigInteger kaijo = BigInteger.valueOf(1);
    for (int j = 1; j <= i; j++) {
        kaijo = (kaijo).multiply(BigInteger.valueOf(j));
    }
    System.out.println(i + "! = " + kaijo);
}

Comments

[sysjojo]

変えたコードや検索して参考にしたページも載せるとよいですよ。変えた後、IntStream残ってたりしません？

[opyon]

すみません　このコメントに気づきませんでした。投稿した時点ではIntStream自体意味がわかっていませんでしたのでint kaijoをdouble kaijoに変えた程度です。

Answer 1

既に解決済みですが、他の方法が一応あるのでそちらの紹介をします。

例えば、50!を求めたいときint,longだとオーバーフローしてしまうのですが、
javaには大きな数値を計算するために「BigIntegerクラス」が存在します。
(ちなみにより正確な小数を求めるために「BigDecimalクラス」というものもあります。)

これらを利用して計算するときは+,-,*,/などの記号は利用できません
詳しくはBigInteger,BigDecimalの使い方をご覧ください。

import java.util.*;
import java.math.BigInteger;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        int n = sc.nextInt();
        
        fact(n);
    }
    
    public static void fact(int n)
    {
        BigInteger sum = new BigInteger("1");
        for (int i = 2; i <= n; i++) {
            sum = sum.multiply(new BigInteger(String.valueOf(i)));
        }
        System.out.println(n + "! = " + sum);
    }
}

<実行例>
50 ! = 30414093201713378043612608166064768844377641568960512000000000000

Comments

[swordone]

なぜに低評価？

[退会済みユーザー]

@swordoneさんへ
高評価ありがとうございます。

[退会済みユーザー]

低評価された理由がいまいちわからないので低評価した方、理由を書いてくださると助かります。

[退会済みユーザー]

どこか不備があるなら直すので

[opyon]

ありがとうございます
階乗を求める、桁数が多い、シンプル、
全てにおいて洗練されたコードでとても勉強になりました。

Answer 2

ちなみに

変数の型をint型からdouble型に変えたが結果変わらず

計算しようとしている数値の型がintなので、intのオーバーフローの問題は避けられません。
(intの計算結果であるintを後からdoubleにキャストしている格好となる)

doubleで計算させたいのならば、DoubleStreamにして計算しましょう。

    IntStream.rangeClosed(10, 14)
        .forEach(i -> {
            double kaijo = IntStream.rangeClosed(1, i)
                          .asDoubleStream()
                          .reduce(1.0, (i1, i2) -> i1 * i2);
            System.out.println(i + "! = " + kaijo);
        });

Comments

[opyon]

ありがとうございます

15:56に回答がありましたのでそちらの方へ
ベストアンサーとさせていただきました。

[opyon]

せっかく頂いたコードですが当方の環境ではこのままだとエラーが出ています。

エラー内容：　kaijo を変数に解決できません

このコードだと末尾の　kaijo　に値が代入されて無いのでしょうか？
色々触ってみましたが自力では解決出来ないのですが
別件になるのでここではコメントだけとさせていただいております。

[swordone]

すみません。階乗の元と結果を表示するという目的を忘れ、mapで変換してしまいました。
forEachに直します。

[opyon]

ありがとうございます
int kaijo =　を　double kaijo =　にすることで　double 型　での出力が出来ました
20! = 2.43290200817664E18
１つの質問で色々な回答頂いており自分であれこれ試行錯誤することでとても勉強になります

Answer 3

参考情報

• forやifで書くアレをStream APIで書く

http://masatoshitada.hatenadiary.jp/entry/2014/10/10/123910

• 100の階乗を計算するプログラムを書いてみた

http://yng.hatenablog.jp/entry/2015/05/12/004048

• 【Java】1000000!のような巨大な階乗計算をする [任意精度整数(多倍長整数)]

http://fantom1x.blog130.fc2.com/blog-entry-198.html

• Problem 20 100!の各桁の合計を求めよ。

http://java-beginner.com/project-euler-java-16-20/

Comments

[opyon]

参考情報ありがとうございます
1番上のurlは正にこの質問の元になったコードです。
そこのコードで練習していて質問しました。
その他リンクも参考にして精進したいと思います。

[katoy]

何万桁も円周率を計算する方法も考えてみる(調査/検索) してみると良いです。
整数部の桁数が長くなるのと、小数部が長くなるのとは 何が似ていて何が違うのか？
循環少数 (1/3 = 0.33333....) に 3 を書けたら 1 になるようにするにはどうしたらよいのかも考えてみてください。

[opyon]

ありがとうございます
課題にしてみたいと思います

[opyon]

少し調べてみましたが自分の今のレベルでは理解するのに相当な時間がかかりそうなので保留として
解けそうな課題から少しづつ練習してみます

Answer 4

Streamを使ったまま、BigIntegerで(メモリが許す限り)何桁でもできる書き方を一応書いておきます。

        IntStream.rangeClosed(10, 50)
        .forEach(i -> {
            BigInteger kaijo = IntStream.rangeClosed(1, i)
                .mapToObj(BigInteger::valueOf)
                .reduce(BigInteger.valueOf(1), (i1, i2) -> i1.multiply(i2));
            System.out.println(i + "! = " + kaijo);
        });

Comments

[opyon]

ありがとうございます
streamでワンライナーでサラッと書けるなんて羨ましいです
自分で白紙から書くとエラーが出まくって焦ります

１つの質問でこれだけ回答が来ると思っていなかったので驚きです
みなさんから頂いた回答を１つ１つ実行させたり少し変更したり
とてもよい教材になってます

Answer 5

提示のコードをlongとLongStreamに置き換えた所、正常に動作しました（paiza.ioでの動作結果）。

        LongStream.rangeClosed(10, 14)
        .forEach(i -> {
            long kaijo = LongStream.rangeClosed(1, i).reduce(1, (i1, i2) -> i1 * i2);
            System.out.println(i + "! = " + kaijo);
        });

ただし、longでも符号付き64ビットしかないので、計算を進めればあふれるポイントは来ます。

Comments

[opyon]

ネットで見つけたコードで理屈もわからないままでしたが勉強になりました。
ありがとうございました

[opyon]

10! = 3628800
11! = 39916800
12! = 479001600
13! = 6227020800
14! = 87178291200
15! = 1307674368000
16! = 20922789888000
17! = 355687428096000
18! = 6402373705728000
19! = 121645100408832000
20! = 2432902008176640000