java 之Math库类的使用简单介绍

最新推荐文章于 2025-02-21 21:10:40 发布

vaecer

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分类专栏： Java 基础开发文章标签： java math

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本文介绍了Java中Math库类的使用，探讨了其方法实现的精度和性能特点。Math类的一些方法可能并不保证逐位相同的计算结果，但会寻求在执行效率和准确性之间找到平衡。默认情况下，很多方法依赖于底层平台的本机库或微处理器指令来提升性能。同时，文章提到了浮点方法的误差标准，即ulp，以及Math类中方法的单调性要求，确保了在一定误差范围内保持结果的合理性。

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Math类简介

Math继承于java.lang.Object类。 Math 类包含用于执行基本数学运算的方法，如初等指数、对数、平方根和三角函数。

与 StrictMath 类的某些数学方法不同，并非 Math 类所有等价函数的实现都定义为返回逐位相同的结果。此类在不需要严格重复的地方可以得到更好的执行。

默认情况下，很多 Math 方法仅调用 StrictMath 中的等价方法来完成它们的实现。建议代码生成器使用特定于平台的本机库或者微处理器指令（可用时）来提供 Math 方法更高性能的实现。这种更高性能的实现仍然必须遵守 Math 的规范。

实现规范的质量涉及到两种属性，即返回结果的准确性和方法的单调性。浮点 Math 方法的准确性根据 ulp（units in the last place，最后一位的进退位）来衡量。对于给定的浮点格式，特定实数值的 ulp 是包括该数值的两个浮点值的差。当作为一个整体而不是针对具体参数讨论方法的准确性时，引入的 ulp 数用于任何参数最差情况下的误差。如果一个方法的误差总是小于 0.5 ulp，那么该方法始终返回最接近准确结果的浮点数；这种方法就是正确舍入。一个正确舍入的方法通常能得到最佳的浮点近似值；然而，对于许多浮点方法，进行正确舍入有些不切实际。相反，对于 Math 类，某些方法允许误差在 1 或 2 ulp 的范围内。非正式地，对于 1 ulp 的误差范围，当准确结果是可表示的数值时，应该按照计算结果返回准确结果；否则，返回包括准确结果的两个浮点值中的一个。对于值很大的准确结果，括号的一端可以是无穷大。除了个别参数的准确性之外，维护不同参数的方法之间的正确关系也很重要。因此，大多数误差大于 0.5 ulp 的方法都要求是半单调的：只要数学函数是非递减的，浮点近似值就是非递减的；同样，只要数学函数是非递增的，浮点近似值就是非递增的。并非所有准确性为 1 ulp 的近似值都能自动满足单调性要求。

字段摘要
`static double`	`E` 比任何其他值都更接近 e（即自然对数的底数）的 `double` 值。
`static double`	`PI` 比任何其他值都更接近 pi（即圆的周长与直径之比）的 `double` 值。

方法摘要
`static double`	`abs(double a)` 返回 `double` 值的绝对值。
`static float`	`abs(float a)` 返回 `float` 值的绝对值。
`static int`	`abs(int a)` 返回 `int` 值的绝对值。
`static long`	`abs(long a)` 返回 `long` 值的绝对值。
`static double`	`acos(double a)` 返回一个值的反余弦；返回的角度范围在 0.0 到 pi 之间。
`static double`	`asin(double a)` 返回一个值的反正弦；返回的角度范围在 -pi/2 到 pi/2 之间。
`static double`	`atan(double a)` 返回一个值的反正切；返回的角度范围在 -pi/2 到 pi/2 之间。
`static double`	`atan2(double y, double x)` 将矩形坐标 (`x`, `y`) 转换成极坐标 (r, theta)，返回所得角theta。
`static double`	`cbrt(double a)` 返回 `double` 值的立方根。
`static double`	`ceil(double a)` 返回最小的（最接近负无穷大）`double` 值，该值大于等于参数，并等于某个整数。
`static double`	`copySign(double magnitude, double sign)` 返回带有第二个浮点参数符号的第一个浮点参数。
`static float`	`copySign(float magnitude, float sign)` 返回带有第二个浮点参数符号的第一个浮点参数。
`static double`	`cos(double a)` 返回角的三角余弦。
`static double`	`cosh(double x)` 返回 `double` 值的双曲线余弦。
`static double`	`exp(double a)` 返回欧拉数 e 的 `double` 次幂的值。
`static double`	`expm1(double x)` 返回 e^x -1。
`static double`	`floor(double a)` 返回最大的（最接近正无穷大）`double` 值，该值小于等于参数，并等于某个整数。
`static int`	`getExponent(double d)` 返回 `double` 表示形式中使用的无偏指数。
`static int`	`getExponent(float f)` 返回 `float` 表示形式中使用的无偏指数。
`static double`	`hypot(double x, double y)` 返回 sqrt(x² +y²)，没有中间溢出或下溢。
`static double`	`IEEEremainder(double f1, double f2)` 按照 IEEE 754 标准的规定，对两个参数进行余数运算。
`static double`	`log(double a)` 返回 `double` 值的自然对数（底数是 e）。
`static double`	`log10(double a)` 返回 `double` 值的底数为 10 的对数。
`static double`	`log1p(double x)` 返回参数与 1 之和的自然对数。
`static double`	`max(double a, double b)` 返回两个 `double` 值中较大的一个。
`static float`	`max(float a, float b)` 返回两个 `float` 值中较大的一个。
`static int`	`max(int a, int b)` 返回两个 `int` 值中较大的一个。
`static long`	`max(long a, long b)` 返回两个 `long` 值中较大的一个。
`static double`	`min(double a, double b)` 返回两个 `double` 值中较小的一个。
`static float`	`min(float a, float b)` 返回两个 `float` 值中较小的一个。
`static int`	`min(int a, int b)` 返回两个 `int` 值中较小的一个。
`static long`	`min(long a, long b)` 返回两个 `long` 值中较小的一个。
`static double`	`nextAfter(double start, double direction)` 返回第一个参数和第二个参数之间与第一个参数相邻的浮点数。
`static float`	`nextAfter(float start, double direction)` 返回第一个参数和第二个参数之间与第一个参数相邻的浮点数。
`static double`	`nextUp(double d)` 返回 `d` 和正无穷大之间与 `d` 相邻的浮点值。
`static float`	`nextUp(float f)` 返回 `f` 和正无穷大之间与 `f` 相邻的浮点值。
`static double`	`pow(double a, double b)` 返回第一个参数的第二个参数次幂的值。
`static double`	`random()` 返回带正号的 `double` 值，该值大于等于 `0.0` 且小于 `1.0`。
`static double`	`rint(double a)` 返回最接近参数并等于某一整数的 `double` 值。
`static long`	`round(double a)` 返回最接近参数的 `long`。
`static int`	`round(float a)` 返回最接近参数的 `int`。
`static double`	`scalb(double d, int scaleFactor)` 返回 `d` × 2^scaleFactor，其舍入方式如同将一个正确舍入的浮点值乘以 double 值集合中的一个值。
`static float`	`scalb(float f, int scaleFactor)` 返回 `f` × 2^scaleFactor，其舍入方式如同将一个正确舍入的浮点值乘以 float 值集合中的一个值。
`static double`	`signum(double d)` 返回参数的符号函数；如果参数为 0，则返回 0；如果参数大于 0，则返回 1.0；如果参数小于 0，则返回 -1.0。
`static float`	`signum(float f)` 返回参数的符号函数；如果参数为 0，则返回 0；如果参数大于 0，则返回 1.0；如果参数小于 0，则返回 -1.0。
`static double`	`sin(double a)` 返回角的三角正弦。
`static double`	`sinh(double x)` 返回 `double` 值的双曲线正弦。
`static double`	`sqrt(double a)` 返回正确舍入的 `double` 值的正平方根。
`static double`	`tan(double a)` 返回角的三角正切。
`static double`	`tanh(double x)` 返回 `double` 值的双曲线余弦。
`static double`	`toDegrees(double angrad)` 将用弧度表示的角转换为近似相等的用角度表示的角。
`static double`	`toRadians(double angdeg)` 将用角度表示的角转换为近似相等的用弧度表示的角。
`static double`	`ulp(double d)` 返回参数的 ulp 大小。
`static float`	`ulp(float f)` 返回参数的 ulp 大小。