# 超越基本算术

> 原文： [https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/data/beyondmath.html](https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/data/beyondmath.html)

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`](https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Math.html) 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，因此您可以直接从类中调用它们，如下所示：

```
Math.cos(angle);

```

* * *

**Note:** Using the [`static import`](../package/usepkgs.html#staticimport) language feature, you don't have to write `Math` in front of every math function:

```
import static java.lang.Math.*;

```

这允许您通过简单名称调用`Math`类方法。例如：

```
cos(angle);

```

* * *

## 常数和基本方法

`Math`类包括两个常量：

*   `Math.E`，它是自然对数的基础，和
*   `Math.PI`，是圆周长与直径的比值。

`Math`类还包括 40 多种静态方法。下表列出了许多基本方法。

<caption style="font-weight: bold">Basic Math Methods</caption>
| 方法 | 描述 |
| --- | --- |
| `双重 abs（双 d）
浮动 abs（浮动 f）
int abs（int i）
长 abs（长 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。作为双重归来。 |
| `double floor(double d)` | 返回小于或等于参数的最大整数。作为双重归来。 |
| `double rint(double d)` | 返回与参数值最接近的整数。作为双重归来。 |
| `长圆（双 d）
int 圆（浮点 f）` | 返回最接近的 long 或 int，如方法的返回类型所示，返回参数。 |
| `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`](examples/BasicMathDemo.java) 说明了如何使用其中一些方法：

```
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。

<caption style="font-weight: bold">Exponential and Logarithmic Methods</caption>
| 方法 | 描述 |
| --- | --- |
| `double exp(double d)` | 返回自然对数 e 的基数，即参数的幂。 |
| `double log(double d)` | 返回参数的自然对数。 |
| `double pow(double base, double exponent)` | 返回第一个参数的值，该值是第二个参数的幂。 |
| `double sqrt(double d)` | 返回参数的平方根。 |

以下程序 [`ExponentialDemo`](examples/ExponentialDemo.java) 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`时会看到的输出：

```
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

```

## 三角学方法

`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。您可以使用`toRadians`方法将度数转换为弧度。

<caption style="font-weight: bold">Trigonometric Methods</caption>
| 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`。 |
| `双 toDegrees（双 d）
双 toRadians（双 d）` | 将参数转换为度数或弧度。 |

这是一个程序， [`TrigonometricDemo`](examples/TrigonometricDemo.java) ，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))));
    }
}

```

该计划的输出如下：

```
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 &lt;= Math.random() &lt; 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，您可以编写：

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

```

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

当您需要生成单个随机数时，使用`Math.random`可以很好地工作。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。