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java.lang.Math 庫提供了常用的數學計算工具
常量
final double E = 2.7182818284590452354; // 自然對數底數 final double PI = 3.14159265358979323846; // 圓周率 final double DEGREES_TO_RADIANS = 0.017453292519943295; // 角度轉弧度 final double RADIANS_TO_DEGREES = 57.29577951308232; // 弧度轉角度
取整
double delta = 0.0000001; assertEquals(Math.abs(-6), 6); assertEquals(Math.floor(-6.2), -7, delta); // 向下取整 assertEquals(Math.floor(6.2), 6, delta); assertEquals(Math.floor(6.8), 6, delta); assertEquals(Math.ceil(-6.2), -6, delta); // 向上取整 assertEquals(Math.ceil(6.2), 7, delta); assertEquals(Math.ceil(6.8), 7, delta); assertEquals(Math.round(-6.2), -6, delta); // 四舍五入 assertEquals(Math.round(6.2), 6, delta); assertEquals(Math.round(6.8), 7, delta); assertEquals(Math.round(-6.5), -6, delta); assertEquals(Math.round(6.5), 7, delta); assertEquals(Math.rint(-6.2), -6, delta); // 最接近整數，如果存在兩個，返回偶數 assertEquals(Math.rint(6.2), 6, delta); assertEquals(Math.rint(6.8), 7, delta); assertEquals(Math.rint(-6.5), -6, delta); assertEquals(Math.rint(6.5), 6, delta); assertEquals(Math.floorDiv(7, 3), 2); assertEquals(Math.floorDiv(-7, 3), -3); assertEquals(Math.floorMod(7, 3), 1); assertEquals(Math.floorMod(-7, -3), -1); assertEquals(Math.floorMod(-7, 3), 2); assertEquals(-7 % -3, -1); assertEquals(-7 % 3, -1);
三角函數
assertEquals(Math.sin(Math.PI / 2), 1.0, delta); assertEquals(Math.cos(Math.PI), -1, delta); assertEquals(Math.tan(Math.PI / 4), 1.0, delta); assertEquals(Math.asin(1), Math.PI / 2, delta); assertEquals(Math.acos(-1), Math.PI, delta); assertEquals(Math.atan(1), Math.PI / 4, delta);
指數對數
assertEquals(Math.pow(3, 2), 9, delta); assertEquals(Math.pow(2, 3), 8, delta); assertEquals(Math.sqrt(4), 2, delta); assertEquals(Math.cbrt(27), 3, delta); assertEquals(Math.hypot(3, 4), 5, delta); // √(x² + y²) assertEquals(Math.exp(2.5), Math.pow(Math.E, 2.5), delta); // e ^ x assertEquals(Math.expm1(2), Math.exp(2) - 1, delta); // e ^ x - 1 assertEquals(Math.log(Math.exp(1.5)), 1.5, delta); // ln(x) assertEquals(Math.log10(1000), 3, delta); // lg(x) assertEquals(Math.log1p(Math.E - 1), 1, delta); // ln(1 + x)
雙曲函數
assertEquals(Math.sinh(2), (Math.exp(2) - Math.exp(-2)) / 2, delta); // sinh(x) = (e ^ x - e ^ -x) / 2 assertEquals(Math.cosh(2), (Math.exp(2) + Math.exp(-2)) / 2, delta); // cosh(x) = (e ^ x + e ^ -x) / 2 assertEquals(Math.tanh(2), Math.sinh(2) / Math.cosh(2), delta); // tanh(x) = sinh(x) / cosh(x)
精確計算
普通的數值計算在溢出時是沒有感知的，比如 Long.MAX_VALUE + 1 將得到結果 Long.MIN_VALUE，為了解決這種不合理，Math 提供了一些輔助函數，在結果溢出時將拋出異常
assertEquals(Long.MAX_VALUE + 1, Long.MIN_VALUE); // 溢出 assertThrows(ArithmeticException.class, () -> Math.addExact(Long.MAX_VALUE, 1)); // 加法溢出拋異常 assertThrows(ArithmeticException.class, () -> Math.multiplyExact(Long.MAX_VALUE, 2)); // 乘法 assertThrows(ArithmeticException.class, () -> Math.decrementExact(Long.MIN_VALUE)); // 遞減 assertThrows(ArithmeticException.class, () -> Math.incrementExact(Long.MAX_VALUE)); // 遞增 assertThrows(ArithmeticException.class, () -> Math.negateExact(Long.MIN_VALUE)); // 相反數 assertEquals(Math.addExact(1, 2), 3); assertEquals(Math.multiplyExact(2, 3), 6); assertEquals(Math.incrementExact(6), 7); assertEquals(Math.decrementExact(6), 5); assertEquals(Math.negateExact(-6), 6); assertEquals(Math.multiplyFull(1, 2), 2); // 接受兩個 int 返回一個 long，防止溢出 assertEquals(Math.multiplyHigh(1, 2), 0); // 返回兩個 long 乘積的高 64 位
浮點數
任意兩個浮點數之間都有無數個浮點數，因此大部分浮點數是無法表示的，只能選取一個最接近的，java 提供了一些接口來獲取能表示的浮點數
System.out.println(Math.nextUp(1.1)); // 下一個浮點數 System.out.println(Math.nextDown(1.1)); // 上一個浮點數 System.out.println(Math.nextAfter(1.1, Double.POSITIVE_INFINITY)); // 下一個浮點數 System.out.println(Math.nextAfter(1.1, Double.NEGATIVE_INFINITY)); // 上一個浮點數
隨機數
math 庫隨機數
System.out.println(Math.random()); // 0 ~ 1 之間的隨機數
java.lang.Random
Random 類提供了更豐富的隨機方法，可以返回各種不同類型的隨機數
Random r = new Random(); System.out.println(r.nextInt()); System.out.println(r.nextLong()); System.out.println(r.nextFloat()); System.out.println(r.nextDouble());
Random 還提供了流式 api
Random r = new Random(); List<Integer> li = r.ints().limit(10).boxed().map((x) -> Math.abs(x % 100)).collect(Collectors.toList()); System.out.println(li);
java.util.Random 是線程安全的，但是，跨線程的同時使用 java.util.Random 實例可能會遇到爭用，從而導致性能下降。在多線程設計中考慮使用java.util.concurrent.ThreadLocalRandom 代替 java.util.Random，ThreadLocalRandom 和 Random 擁有一致的接口
鏈接
Math 測試代碼: https://github.com/hatlonely/hellojava/blob/master/src/test/java/util/MathTest.java
隨機數測試代碼: https://github.com/hatlonely/hellojava/blob/master/src/test/java/util/RandomTest.java
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持億速云。
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