Java中计算阶乘的整数限制与扩展方法

public class FactorialCalculator {

    /**
     * 使用 int 类型计算阶乘。
     * 当结果超出 int 范围时，将发生溢出。
     *
     * @param n 要计算阶乘的非负整数。
     * @return n 的阶乘，如果溢出则结果不准确。
     */
    public static int calculateIntFactorial(int n) {
        if (n < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("阶乘的输入必须是非负数。");
        }
        if (n == 0) {
            return 1;
        }
        // 提前检查，避免溢出导致后续计算错误
        // 对于 int 而言，13! 已经溢出
        if (n >= 13) { // 12! 是 int 能表示的最大阶乘
            System.out.println("警告: 输入 " + n + " 的阶乘将导致 int 溢出，返回不准确结果。");
            // 实际上，更严谨的做法是抛出异常或返回一个特殊值
            // 这里为了演示，暂时允许溢出发生
        }
        return n * calculateIntFactorial(n - 1);
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("使用 int 类型计算阶乘:");
        for (int i = 0; i <= 15; i++) {
            try {
                int result = calculateIntFactorial(i);
                System.out.printf("%2d! = %d%n", i, result);
            } catch (IllegalArgumentException e) {
                System.out.println(e.getMessage());
            }
        }
    }
}

public class FactorialCalculator {

    /**
     * 使用 long 类型计算阶乘。
     * 当结果超出 long 范围时，将发生溢出。
     *
     * @param n 要计算阶乘的非负整数。
     * @return n 的阶乘，如果溢出则结果不准确。
     */
    public static long calculateLongFactorial(int n) {
        if (n < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("阶乘的输入必须是非负数。");
        }
        if (n == 0) {
            return 1L;
        }
        // 对于 long 而言，21! 已经溢出
        if (n >= 21) { // 20! 是 long 能表示的最大阶乘
            System.out.println("警告: 输入 " + n + " 的阶乘将导致 long 溢出，返回不准确结果。");
        }
        return (long) n * calculateLongFactorial(n - 1);
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("\n使用 long 类型计算阶乘:");
        for (int i = 0; i <= 25; i++) {
            try {
                long result = calculateLongFactorial(i);
                System.out.printf("%2d! = %d%n", i, result);
            } catch (IllegalArgumentException e) {
                System.out.println(e.getMessage());
            }
        }
    }
}

import java.math.BigInteger;

public class FactorialCalculator {

    /**
     * 使用 BigInteger 计算任意大的阶乘。
     *
     * @param n 要计算阶乘的非负整数。
     * @return n 的阶乘，以 BigInteger 对象表示。
     */
    public static BigInteger calculateBigIntegerFactorial(int n) {
        if (n < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("阶乘的输入必须是非负数。");
        }
        if (n == 0) {
            return BigInteger.ONE;
        }
        BigInteger result = BigInteger.ONE;
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            result = result.multiply(BigInteger.valueOf(i));
        }
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("\n使用 BigInteger 类型计算阶乘:");
        for (int i = 0; i <= 25; i++) {
            try {
                BigInteger result = calculateBigIntegerFactorial(i);
                System.out.printf("%2d! = %s%n", i, result.toString());
            } catch (IllegalArgumentException e) {
                System.out.println(e.getMessage());
            }
        }
    }
}