Trail: Learning the Java Language
Lesson: Numbers and Strings
Section: Numbers

基础算术之外的补充

Java 编程语言支持基本算术及其算术运算符：+, -, *, /, 和 %。java.lang 包中的 Math 类提供了进行更高级数学计算的方法和常量。

Math 类中的方法都是静态的，因此你可以直接从类中调用它们，如下所示：

Math.cos(angle);

注意: 使用 static import 语言功能，你不必在每个数学前面写 Math 功能：

import static java.lang.Math.*;

这允许你通过简单名称调用 Math 类方法。例如：

cos(angle);

常量和基本方法

Math 类包含两个常量：

Math.E，它是自然对数的底
Math.PI，它是圆周长与直径的比值。

Math 类还包含 40 多种静态方法。下表列出了许多基本方法。

基本数学方法
方法	描述
`double abs(double d) float abs(float f) int abs(int i) long abs(long lng)`	返回参数的绝对值。
`double ceil(double d)`	返回大于或等于参数的最小整数。返回 double。
`double floor(double d)`	返回小于或等于参数的最大整数。返回 double。
`double rint(double d)`	返回与参数值最接近的整数。返回 double。
`long round(double d) int round(float f)`	返回最接近参数的 long 或 int，如方法的返回类型所示。
`double min(double arg1, double arg2) float min(float arg1, float arg2) int min(int arg1, int arg2) long min(long arg1, long arg2)`	返回两个参数中较小的一个。
`double max(double arg1, double arg2) float max(float arg1, float arg2) int max(int arg1, int arg2) long max(long arg1, long arg2)`	返回两个参数中较大的一个。

以下程序 BasicMathDemo 说明了如何使用以下某些方法：


public class BasicMathDemo {
    public static void main(String[] args) {
        double a = -191.635;
        double b = 43.74;
        int c = 16, d = 45;

        System.out.printf("The absolute value " + "of %.3f is %.3f%n", 
                          a, Math.abs(a));

        System.out.printf("The ceiling of " + "%.2f is %.0f%n", 
                          b, Math.ceil(b));

        System.out.printf("The floor of " + "%.2f is %.0f%n", 
                          b, Math.floor(b));

        System.out.printf("The rint of %.2f " + "is %.0f%n", 
                          b, Math.rint(b));

        System.out.printf("The max of %d and " + "%d is %d%n",
                          c, d, Math.max(c, d));

        System.out.printf("The min of of %d " + "and %d is %d%n",
                          c, d, Math.min(c, d));
    }
}

这是该程序的输出：

The absolute value of -191.635 is 191.635
The ceiling of 43.74 is 44
The floor of 43.74 is 43
The rint of 43.74 is 44
The max of 16 and 45 is 45
The min of 16 and 45 is 16

指数和对数方法

下表列出了 Math 类的指数和对数方法。

指数和对数方法
方法	描述
`double exp(double d)`	返回以自然对数 e 为底，参数次幂的值。
`double log(double d)`	返回参数的自然对数。
`double pow(double base, double exponent)`	返回第一个参数的第二个参数次幂的值。
`double sqrt(double d)`	返回参数的平方根。

以下程序 ExponentialDemo 显示 e 的值，然后在任意选择的数字上调用上表中列出的每种方法：


public class ExponentialDemo {
    public static void main(String[] args) {
        double x = 11.635;
        double y = 2.76;

        System.out.printf("The value of " + "e is %.4f%n",
                          Math.E);

        System.out.printf("exp(%.3f) " + "is %.3f%n",
                          x, Math.exp(x));

        System.out.printf("log(%.3f) is " + "%.3f%n",
                          x, Math.log(x));

        System.out.printf("pow(%.3f, %.3f) " + "is %.3f%n",
                          x, y, Math.pow(x, y));

        System.out.printf("sqrt(%.3f) is " + "%.3f%n",
                          x, Math.sqrt(x));
    }
}

这是你运行 ExponentialDemo 时将看到的输出：

The value of e is 2.7183
exp(11.635) is 112983.831
log(11.635) is 2.454
pow(11.635, 2.760) is 874.008
sqrt(11.635) is 3.411

三角函数方法

Math 类还提供了三角函数的集合，如下表所示。传递给每个方法的值是以弧度表示的角度。你可以使用 toRadians 方法将度数转换为弧度。

三角函数方法
方法	描述
`double sin(double d)`	返回指定 double 值的正弦值。
`double cos(double d)`	返回指定 double 值的余弦值。
`double tan(double d)`	返回指定 double 值的正切值。
`double asin(double d)`	返回指定 double 值的反正弦值。
`double acos(double d)`	返回指定 double 值的反余弦值。
`double atan(double d)`	返回指定 double 值的反正切值。
`double atan2(double y, double x)`	将直角坐标 `(x, y)` 转换为极坐标 `(r, theta)` 并返回 `theta`。
`double toDegrees(double d) double toRadians(double d)`	将参数转换为度数或弧度。

这是一个程序，TrigonometricDemo，它使用这些方法中的每一种来计算 45 度角的各种三角函数值：


public class TrigonometricDemo {
    public static void main(String[] args) {
        double degrees = 45.0;
        double radians = Math.toRadians(degrees);
        
        System.out.format("The value of pi " + "is %.4f%n",
                           Math.PI);

        System.out.format("The sine of %.1f " + "degrees is %.4f%n",
                          degrees, Math.sin(radians));

        System.out.format("The cosine of %.1f " + "degrees is %.4f%n",
                          degrees, Math.cos(radians));

        System.out.format("The tangent of %.1f " + "degrees is %.4f%n",
                          degrees, Math.tan(radians));

        System.out.format("The arcsine of %.4f " + "is %.4f degrees %n", 
                          Math.sin(radians), 
                          Math.toDegrees(Math.asin(Math.sin(radians))));

        System.out.format("The arccosine of %.4f " + "is %.4f degrees %n", 
                          Math.cos(radians),  
                          Math.toDegrees(Math.acos(Math.cos(radians))));

        System.out.format("The arctangent of %.4f " + "is %.4f degrees %n", 
                          Math.tan(radians), 
                          Math.toDegrees(Math.atan(Math.tan(radians))));
    }
}

该程序的输出如下：

The value of pi is 3.1416
The sine of 45.0 degrees is 0.7071
The cosine of 45.0 degrees is 0.7071
The tangent of 45.0 degrees is 1.0000
The arcsine of 0.7071 is 45.0000 degrees
The arccosine of 0.7071 is 45.0000 degrees
The arctangent of 1.0000 is 45.0000 degrees

随机数

random() 方法返回一个介于 0.0 和 1.0 之间的伪随机选择的数字。范围包括 0.0 但不包括 1.0。换句话说： 0.0 <= Math.random()<1.0 。要获取不同范围内的数字，可以对随机方法返回的值执行算术运算。例如，要生成 0 到 9 之间的整数，你可以编写：

int number = (int)(Math.random() * 10);

通过将该值乘以 10，可能值的范围变为 0.0 <= number < 10.0。

当你需要生成单个随机数时，使用 Math.random 可以正常工作。如果需要生成一系列随机数，则应创建 java.util.Random 的实例，并在该对象上调用方法以生成数字。