java中java.lang.Math库怎么用

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java.lang.Math 库提供了常用的数学计算工具

常量

final double E = 2.7182818284590452354;         // 自然对数底数final double PI = 3.14159265358979323846;        // 圆周率final double DEGREES_TO_RADIANS = 0.017453292519943295; // 角度转弧度final double RADIANS_TO_DEGREES = 57.29577951308232;  // 弧度转角度

取整

abs(x): 绝对值  floor(x): 向下取整  ceil(x): 向上取整  round(x): 四舍五入，如果有两个(x.5)，返回较大的那个数  rint(x): 最接近的整数，如果有两个(x.5)，返回偶数  floorDiv(x, y): 向下取整除法  floorMod(x, y): java 默认的取摸 % 得到的结果和 x 的符号相同，floorMod 和 y 的符号相同

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); // 最接近整数，如果存在两个，返回偶数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);

三角函数

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);

指数对数

pow(x, y): x^y，x 的 y 次方  sqrt(x): √x，x 的平方根  cbrt(x): 三次方根  hypot(x, y): √(x² + y²)  exp(x): e ^ x  expm1(x): e ^ x - 1  log(x): ln(x)  log10: lg(x)  log1p(x): ln(1+x)

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 ^ xassertEquals(Math.expm1(2), Math.exp(2) - 1, delta);  // e ^ x - 1assertEquals(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)

双曲函数

sinh(x): (e ^ x - e ^ -x) / 2  cosh(x): (e ^ x + e ^ -x) / 2  tanh(x): sinh(x) / cosh(x)

assertEquals(Math.sinh(2), (Math.exp(2) - Math.exp(-2)) / 2, delta);  // sinh(x) = (e ^ x - e ^ -x) / 2assertEquals(Math.cosh(2), (Math.exp(2) + Math.exp(-2)) / 2, delta);  // cosh(x) = (e ^ x + e ^ -x) / 2assertEquals(Math.tanh(2), Math.sinh(2) / Math.cosh(2), delta);     // tanh(x) = sinh(x) / cosh(x)

精确计算

普通的数值计算在溢出时是没有感知的，比如 Long.MAX_VALUE + 1 将得到结果 Long.MIN_VALUE，为了解决这种不合理，Math 提供了一些辅助函数，在结果溢出时将抛出异常

addExact(x, y): 加法  multiplyExact(x, y): 乘法  decrementExact(x, y): 递减  incrementExact(x, y): 递增  negateExact(x, y): 相反数  multiplyFull(x, y): 接受两个 int 返回一个 long，防止溢出  multiplyHigh(x, y): 返回两个 long 乘积的高 64 位

assertEquals(Long.MAX_VALUE + 1, Long.MIN_VALUE);                    // 溢出assertThrows(ArithmeticException.class, () -> Math.addExact(Long.MAX_VALUE, 1));    // 加法溢出抛异常assertThrows(ArithmeticException.class, () -> Math.multiplyExact(Long.MAX_VALUE, 2));  // 乘法assertThrows(ArithmeticException.class, () -> Math.decrementExact(Long.MIN_VALUE));   // 递减assertThrows(ArithmeticException.class, () -> Math.incrementExact(Long.MAX_VALUE));   // 递增assertThrows(ArithmeticException.class, () -> Math.negateExact(Long.MIN_VALUE));    // 相反数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);  // 接受两个 int 返回一个 long，防止溢出assertEquals(Math.multiplyHigh(1, 2), 0);  // 返回两个 long 乘积的高 64 位

浮点数

任意两个浮点数之间都有无数个浮点数，因此大部分浮点数是无法表示的，只能选取一个最接近的，java 提供了一些接口来获取能表示的浮点数

System.out.println(Math.nextUp(1.1));  // 下一个浮点数System.out.println(Math.nextDown(1.1)); // 上一个浮点数System.out.println(Math.nextAfter(1.1, Double.POSITIVE_INFINITY));  // 下一个浮点数System.out.println(Math.nextAfter(1.1, Double.NEGATIVE_INFINITY));  // 上一个浮点数

随机数

math 库随机数

System.out.println(Math.random());     // 0 ~ 1 之间的随机数

java.lang.Random

Random 类提供了更丰富的随机方法，可以返回各种不同类型的随机数

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 还提供了流式 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 是线程安全的，但是，跨线程的同时使用 java.util.Random 实例可能会遇到争用，从而导致性能下降。在多线程设计中考虑使用java.util.concurrent.ThreadLocalRandom 代替 java.util.Random，ThreadLocalRandom 和 Random 拥有一致的接口

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