Java基础笔记四

一、Java中的Math类

在 Java 中 Math 类封装了常用的数学运算，提供了基本的数学操作，如指数、对数、平方根和三角函数等。Math 类位于 java.lang 包，它的构造方法是 private 的，因此无法创建 Math 类的对象，并且 Math 类中的所有方法都是类方法，可以直接通过类名来调用它们。

1.静态常量

Math 类中包含 E 和 PI 两个静态常量，正如它们名字所暗示的，它们的值分别等于 e（自然对数）和 π（圆周率）。

System.out.println("e = "+Math.E);
System.out.println("PI = "+Math.PI);

输出：

e = 2.718281828459045
PI = 3.141592653589793

下面是在Math中定义时的初值：

public static final double E = 2.718281828459045;

public static final double PI = 3.141592653589793;

2.求最值以及绝对值函数

格式如下：

public class Test02 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("10 和 20 的较大值：" + Math.max(10, 20));
        System.out.println("15.6 和 15 的较小值：" + Math.min(15.6, 15));
        System.out.println("-12 的绝对值：" + Math.abs(-12));
    }
}

注意：传入的两个参数和返回参数类型一定一致（自动类型转换后）。

3.求整运算

方法	说明
static double ceil(double a)	返回大于或等于 a 的最小整数
static double floor(double a)	返回小于或等于 a 的最大整数
static double rint(double a)	返回最接近 a 的整数值，如果有两个同样接近的整数，则结果取偶数
static int round(float a)	将参数加上 1/2 后返回与参数最近的整数
static long round(double a)	将参数加上 1/2 后返回与参数最近的整数，然后强制转换为长整型

4.指数运算

方法	说明
static double exp(double a)	返回 e 的 a 次幂
static double pow(double a,double b)	返回以 a 为底数，以 b 为指数的幂值
static double sqrt(double a)	返回 a 的平方根
static double cbrt(double a)	返回 a 的立方根
static double log(double a)	返回 a 的自然对数，即 lna 的值
static double log10(double a)	返回以 10 为底 a 的对数

public class Test05 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("4 的立方值：" + Math.pow(4, 3));
        System.out.println("16 的平方根：" + Math.sqrt(16));
        System.out.println("10 为底 2 的对数：" + Math.log1O(2));
    }
}

二、Java生成随机数

在 Java 中要生成一个指定范围之内的随机数字有两种方法：一种是调用 Math 类的 random() 方法，一种是使用 Random 类。

1.Random

Random 类提供了丰富的随机数生成方法，可以产生 boolean、int、long、float、byte 数组以及 double 类型的随机数，这是它与 random() 方法最大的不同之处。random() 方法只能产生 double 类型的 0~1 的随机数。

Random 类位于 java.util 包中，该类常用的有如下两个构造方法。
Random()：该构造方法使用一个和当前系统时间对应的数字作为种子数，然后使用这个种子数构造 Random 对象。
Random(long seed)：使用单个 long 类型的参数创建一个新的随机数生成器。

Random 类提供的所有方法生成的随机数字都是均匀分布的，也就是说区间内部的数字生成的概率是均等的。

import java.util.Random;

public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        Random r = new Random();
        double d1 = r.nextDouble(); // 生成[0,1.0]区间的小数
        double d2 = r.nextDouble() * 7; // 生成[0,7.0]区间的小数
        int i1 = r.nextInt(10); // 生成[0,10]区间的整数
        int i2 = r.nextInt(18) - 3; // 生成[-3,15)区间的整数
        long l1 = r.nextLong(); // 生成一个随机长整型值
        boolean b1 = r.nextBoolean(); // 生成一个随机布尔型值
        float f1 = r.nextFloat(); // 生成一个随机浮点型值
    }
}

2.random

Math 类的 random() 方法没有参数，它默认会返回大于等于 0.0、小于 1.0 的 double 类型随机数，即 0<=随机数<1.0。对 random() 方法返回的数字稍加处理，即可实现产生任意范围随机数的功能。

下面使用 random() 方法实现随机生成一个 2~100 偶数的功能。具体代码如下：

public class Test4 {
    public static void main(String[] args) {
        int min = 2; // 定义随机数的最小值
        int max = 102; // 定义随机数的最大值
        // 产生一个2~100的数
        int s = (int) min + (int) (Math.random() * (max - min));
        System.out.println("随机数是：" + s);
    }
}

三、Java数字格式化

数字的格式在解决实际问题时使用非常普遍，这时可以使用 DedmalFormat 类对结果进行格式化处理。例如，将小数位统一成 2 位，不足 2 位的以 0 补齐。

DecimalFormat 是 NumberFormat 的一个子类，用于格式化十进制数字

import java.text.DecimalFormat;
import java.util.Scanner;

public class Test5 {
    public static void main(String[] args) {
        // 实例化DecimalFormat类的对象，并指定格式
        DecimalFormat df1 = new DecimalFormat("0.0");
        DecimalFormat df2 = new DecimalFormat("#.#");
        DecimalFormat df3 = new DecimalFormat("000.000");
        DecimalFormat df4 = new DecimalFormat("###.###");
        Scanner scan = new Scanner(System.in);
        System.out.print("请输入一个float类型的数字：");
        float f = scan.nextFloat();
        // 对输入的数字应用格式，并输出结果
        System.out.println("0.0 格式：" + df1.format(f));
        System.out.println("#.# 格式：" + df2.format(f));
        System.out.println("000.000 格式：" + df3.format(f));
        System.out.println("###.### 格式：" + df4.format(f));
    }
}

四、Java大数字运算

在 Java 中提供了用于大数字运算的类，即 java.math.BigInteger 类和 java.math.BigDecimal 类。这两个类用于高精度计算，其中 BigInteger 类是针对整型大数字的处理类，而 BigDecimal 类是针对大小数的处理类。

1.BigInteger

在运算中 BigInteger 类型可以准确地表示任何大小的整数值。
将一个数字的字符串转为BigInteger

BigInteger bi = new BigInteger("5")

具体运算时的格式：

import java.math.BigInteger;
import java.util.Scanner;

public class Test6 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入一个整型数字：");
        // 保存用户输入的数字
        int num = input.nextInt();

        // 使用输入的数字创建BigInteger对象
        BigInteger bi = new BigInteger(num + "");

        // 计算大数字加上99的结果
        System.out.println("加法操作结果：" + bi.add(new BigInteger("99")));

        // 计算大数字减去25的结果
        System.out.println("减法操作结果：" + bi.subtract(new BigInteger("25")));

        // 计算大数字乘以3的结果
        System.out.println("乘法橾作结果：" + bi.multiply(new BigInteger("3")));

        // 计算大数字除以2的结果
        System.out.println("除法操作结果：" + bi.divide(new BigInteger("2")));

        // 计算大数字除以3的商
        System.out.println("取商操作结果：" + bi.divideAndRemainder(new BigInteger("3"))[0]);

        // 计算大数字除以3的余数
        System.out.println("取余操作结果：" + bi.divideAndRemainder(new BigInteger("3"))[1]);

        // 计算大数字的2次方
        System.out.println("取 2 次方操作结果：" + bi.pow(2));

        // 计算大数字的相反数
        System.out.println("取相反数操作结果：" + bi.negate());
    }
}

2.BigDecimal

BigDecimal 类支持任何精度的浮点数，可以用来精确计算货币值。
运算过程与BigInteger相似，且用处不大，此处省略。