方差计算工具类--Java版

方差的计算，如果不太计较精度的话，可以使用 Apache 的 commons-math3（http://commons.apache.org/proper/commons-math/）提供的 Variance 类。不过毕竟 Variance 是使用 double 进行计算，会有精度损失，所以自己写了个计算方差的工具类，采用 BigDecimal 进行计算，并且可以自己指定精度值，代码如下：

该工具类是使用最基本的方差计算公式进行计算的，如果要使用流式方式计算方差，可以参考以下文章：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/48025855

package com.frank.test.variance;import java.math.BigDecimal;import com.google.common.base.Preconditions;/*** 方差计算工具类。* * @author frank*/
public final class VarianceUtils {/*** 默认精度*/private static final int DEFAULT_SCALE = 64;private VarianceUtils() {}public static BigDecimal variance(byte[] arr) {Preconditions.checkNotNull(arr);String[] strArr = new String[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {strArr[i] = String.valueOf(arr[i]);}return variance(strArr);}public static BigDecimal variance(byte[] arr, int scale) {Preconditions.checkNotNull(arr);Preconditions.checkArgument(scale > 0, "scale must be positive: " + scale);String[] strArr = new String[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {strArr[i] = String.valueOf(arr[i]);}return variance(strArr, scale);}public static BigDecimal variance(char[] arr) {Preconditions.checkNotNull(arr);String[] strArr = new String[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {strArr[i] = String.valueOf(arr[i]);}return variance(strArr);}public static BigDecimal variance(char[] arr, int scale) {Preconditions.checkNotNull(arr);Preconditions.checkArgument(scale > 0, "scale must be positive: " + scale);String[] strArr = new String[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {strArr[i] = String.valueOf(arr[i]);}return variance(strArr, scale);}public static BigDecimal variance(int[] arr) {Preconditions.checkNotNull(arr);String[] strArr = new String[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {strArr[i] = String.valueOf(arr[i]);}return variance(strArr);}public static BigDecimal variance(int[] arr, int scale) {Preconditions.checkNotNull(arr);Preconditions.checkArgument(scale > 0, "scale must be positive: " + scale);String[] strArr = new String[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {strArr[i] = String.valueOf(arr[i]);}return variance(strArr, scale);}public static BigDecimal variance(long[] arr) {Preconditions.checkNotNull(arr);String[] strArr = new String[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {strArr[i] = String.valueOf(arr[i]);}return variance(strArr);}public static BigDecimal variance(long[] arr, int scale) {Preconditions.checkNotNull(arr);Preconditions.checkArgument(scale > 0, "scale must be positive: " + scale);String[] strArr = new String[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {strArr[i] = String.valueOf(arr[i]);}return variance(strArr, scale);}public static BigDecimal variance(float[] arr) {Preconditions.checkNotNull(arr);String[] strArr = new String[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {strArr[i] = String.valueOf(arr[i]);}return variance(strArr);}public static BigDecimal variance(float[] arr, int scale) {Preconditions.checkNotNull(arr);Preconditions.checkArgument(scale > 0, "scale must be positive: " + scale);String[] strArr = new String[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {strArr[i] = String.valueOf(arr[i]);}return variance(strArr, scale);}public static BigDecimal variance(double[] arr) {Preconditions.checkNotNull(arr);String[] strArr = new String[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {strArr[i] = String.valueOf(arr[i]);}return variance(strArr);}public static BigDecimal variance(double[] arr, int scale) {Preconditions.checkNotNull(arr);Preconditions.checkArgument(scale > 0, "scale must be positive: " + scale);String[] strArr = new String[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {strArr[i] = String.valueOf(arr[i]);}return variance(strArr, scale);}private static BigDecimal variance(String[] arr) {return variance(arr, DEFAULT_SCALE);}private static BigDecimal variance(String[] arr, int scale) {if (arr.length < 2) {return BigDecimal.ZERO;}BigDecimal sum = BigDecimal.ZERO;for (int i = 0; i < arr.length; i++) {sum = sum.add(new BigDecimal(arr[i]));}BigDecimal meanNum = sum.divide(new BigDecimal(arr.length), scale, BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN);BigDecimal tmp = null;BigDecimal tmpSum = BigDecimal.ZERO;for (int i = 0; i < arr.length; i++) {tmp = meanNum.subtract(new BigDecimal(arr[i]));tmpSum = tmpSum.add(tmp.multiply(tmp));}BigDecimal vari = tmpSum.divide(new BigDecimal(arr.length), scale, BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN);return new BigDecimal(trimZero(vari.toString()));}/*** 去除小数中后面多余的0* * @param str* @return*/private static String trimZero(String str) {if (!str.contains(".")) {return str;}StringBuilder ret = new StringBuilder();char[] chars = str.toCharArray();// stop trimming 0boolean stopTrim = false;for (int i = chars.length - 1; i >= 0; i--) {char ch = chars[i];if (stopTrim) {ret.append(ch);continue;}// not stop trimming 0if (ch != '0') {ret.append(ch);stopTrim = true;}}if (ret.charAt(0) == '.') {ret.deleteCharAt(0);}return ret.reverse().toString();}
}

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