Nuber数字类和Math数学类详解

雨点打透心脏的1/2处 2024-03-22 13:08 12阅读 0赞

## 前言 ##

我们在解决实际问题时，会经常对数字、日期和系统设置进行处理，比如在我们的代码中，经常会遇到一些数字&数学问题、随机数问题、日期问题和系统设置问题等。

**为了解决这些问题，Java给我们提供了多个处理相关问题的类，比如Number类、Math类、Random类、BigInteger类、BigDecimal类、Date类、System类等。** 接下来我们会利用几篇文章，给大家详细地介绍这些与数学、日期、系统处理等相关的类，本篇文章我们先从**Number数字类和Math数学类学起。**

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全文大约 **【3000】字，** 不说废话，只讲可以让你学到技术、明白原理的纯干货！本文带有丰富的案例及配图，让你更好地理解和运用文中的技术概念，并可以给你带来具有足够启迪的思考......

## 一. Number类 ##

### 1. 内容回顾 ###

在学习Java里的Math数学类之前，我们再来回顾一下之前学习过的Number数字类。

我们知道，Java里的数据类型可以分为引用类型和基本类型，其中基本类型有3大类8个子类，如下图所示：  
![在这里插入图片描述][ea07462da67943bbadbf8262c4f0fcc0.png_pic_center]

**实际上，无论是整数型还是浮点型，它们都是数值型，当我们定义数值型变量时，都是直接操作的数字。**

而在实际开发中，我们还经常遇到需要使用对象，而不是使用内置数据类型的情况。所以为了解决这个问题，Java又为每一个内置的基本数据类型提供了对应的包装类。**其中，6个数值型对应的包装类(Byte、Short、Integer、Long、Float、Double)，都是抽象类Number的子类。** 在基本类型和包装类型之间，会涉及到装箱和拆箱的操作，大家可以回顾一下这是怎么回事，如果你想不起来，请回过头来看看之前的文章哦。

### 2. 数字格式化 ###

我们在使用数字时，很多时候并不只是简单地原文展示，还要对这些数字进行各种格式化操作，比如设置小数点后几位、数字后带%号或货币符号等。这种使用场景，在解决实际问题时是很普遍的。但我们不用在数字后手动添加，Java自带了一个DedmalFormat类，可以对数字进行格式化处理。

DecimalFormat是NumberFormat的子类，用于格式化十进制数字，该类包含一个模式和一组符号，这些常用的符号含义如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>符号</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>0</td> 
   <td>显示数字，如果位数不够则补0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>#</td> 
   <td>显示数字，如果位数不够不发生变化</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>.</td> 
   <td>小数分隔符</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-</td> 
   <td>减号</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>,</td> 
   <td>组分隔符</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>E</td> 
   <td>分隔科学记数法中的尾数和小数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>%</td> 
   <td>前缀或后缀，乘以 100 后作为百分比显示</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>?</td> 
   <td>乘以 1000 后作为千进制货币符显示。用货币符号代替。如果双写，用国际货币符号代替。如果出现在一个模式中，用货币十进制分隔符代替十进制分隔符</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**接下来我们通过一个案例来演示DecimalFormat的用法：**

public class Demo08 {
    	public static void main(String[] args) {
    		// 实例化DecimalFormat类对象，并设置格式
    		//小数点后保留1位
    		DecimalFormat df1 = new DecimalFormat("0.0");
    		//整数格式
    		DecimalFormat df2 = new DecimalFormat("#.#");
    		//小数点后保留3位小数
    		DecimalFormat df3 = new DecimalFormat("000.000");
    		//以100%百分比格式显示
    		DecimalFormat df4 = new DecimalFormat("#%");
    		
    		float f = 1000f;
    		// 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("百分比格式:" + df4.format(f));
    	}
    }

## 二. Math数学类 ##

### 1. 简介 ###

在开发的时候，我们经常需要对数字进行各种数学计算，虽然Java给我们提供了`+、-、*、/ 和 %`等基本算术运算符，但这些符号并不能进行更复杂的数学运算，例如三角函数、对数运算、指数运算等。所以为了方便实现这些数学计算功能，Java自身就给我们提供了一个Math数学类，用于进行各种常见的数学操作。

Math中提供了用于执行基本数学运算的多个属性和方法，如初等指数、对数、平方根和三角函数等。Math 类位于 java.lang包中，它的构造方法是 private私有的，因此我们无法创建 Math类对象。为了方便调用这些方法和属性，Math类中的很多方法和属性都被定义为static形式，这样我们就可以直接调用了。

接下来我们就给大家分别介绍一下**Math类中的常用属性和方法**，这些方法比较多，大家不用专门的记忆，以后用到时根据名字就能猜出来它们的功能。但是对于一些容易引起混淆的方法，壹哥还是希望大家要稍微记一下。

### 2. 静态常量 ###

Math类给我们提供了两个比较常用的静态常量，分别是 E 和 PI，它们的值分别等于 e(自然对数) 和 π(圆周率)。这两个属性我们可以直接调用，如下所示：

public static void main(String[] args) {
    	//静态常量E和PI
    	System.out.println("E常量的值:" + Math.E);
    	System.out.println("PI常量的值:" + Math.PI);
    }

### 3. 计算最大值、最小值和绝对值 ###

我们还经常对数字计算最大值、最小值和绝对值，Math类中提供了对应的多个重载方法，这些方法如下表所示：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>static int abs(int a)</td> 
   <td>返回 a 的绝对值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>static int max(int x,int y)</td> 
   <td>返回 x 和 y 中的最大值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>static int min(int x,int y)</td> 
   <td>返回 x 和 y 中的最小值</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

以上这4个方法，分别都有4个重载方法，主要是方法的参数类型不同，而且返回值也不同，**它们都可以接收int、long、float、double 4种类型的参数**。这几个方法的用法如下：

public static void main(String[] args) {
    	//计算最大值、最小值、绝对值
    	System.out.println("5和35中的最大值:" + Math.max(35, 5));
        System.out.println("0.1和-100中的较小值:" + Math.min(0.1, -100));
        System.out.println("-900的绝对值:" + Math.abs(-900));
    }

### 4. 求整运算 ###

Math类给我们提供了好几个用于求整的方法，用于得到整数部分，如下表所示：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>static double ceil(double a)</td> 
   <td>返回大于或等于 a 的最小整数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>static double floor(double a)</td> 
   <td>返回小于或等于 a 的最大整数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>static double rint(double a)</td> 
   <td>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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>static int round(float a)</td> 
   <td>将参数加上 1/2 后返回与参数最近的整数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>static long round(double a)</td> 
   <td>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</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

以上方法的用法如下所示：

import java.util.Scanner;
    
    public class Demo03 {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		//求整运算
    		Scanner input = new Scanner(System.in);
            System.out.println("请输入一个数字...");
            //num=10.5
            double num = input.nextDouble();
    		
    		//向上取整
            System.out.println("向上取整:"+Math.ceil(num));//11.0
            
            //向下取整
            System.out.println("向下取整:"+Math.floor(num));//10.0
            
            //四舍五入
            System.out.println("四舍五入:"+Math.round(num));//11
            
            //返回最接近num的整数值，如果有两个同样接近的整数，则结果取偶数.
            System.out.println("最接近 "+num+" 的整数:" + Math.rint(num));//10.0
    	}
    
    }

### 5. 三角函数运算 ###

Math中还给我们提供了用于计算三角函数的方法，如下表所示：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>static double sin(double a)</td> 
   <td>返回角的三角正弦值，参数以孤度为单位</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>static double cos(double a)</td> 
   <td>返回角的三角余弦值，参数以孤度为单位</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>static double asin(double a)</td> 
   <td>返回一个值的反正弦值，参数域在 [-1,1]，值域在 [-PI/2,PI/2]</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>static double acos(double a)</td> 
   <td>返回一个值的反余弦值，参数域在 [-1,1]，值域在 [0.0,PI]</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>static double tan(double a)</td> 
   <td>返回角的三角正切值，参数以弧度为单位</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>static double atan(double a)</td> 
   <td>返回一个值的反正切值，值域在 [-PI/2,PI/2]</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>static double toDegrees(double angrad)</td> 
   <td>将用孤度表示的角转换为近似相等的用角度表示的角</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>staticdouble toRadians(double angdeg)</td> 
   <td>将用角度表示的角转换为近似相等的用弧度表示的角</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

以上方法的用法如下所示：

/**
     * @author 一一哥Sun
     */
    public class Demo04 {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		//三角函数运算
    		//Math.sin()方法参数的单位是弧度，90度表示的是角度，需要把90度转换为弧度，即Math.PI/180*90，故转换后的弧度为Math.PI/2
    		System.out.println("90度的正弦值:" + Math.sin(Math.PI/2));
            System.out.println("0度的余弦值:" + Math.cos(0));
            System.out.println("30的正切值:" + Math.tan(30));
            System.out.println("30的反正切值:" + Math.atan(30));
            System.out.println("1.8弧度的角度值:" + Math.toDegrees(1.8));
            System.out.println("100度的弧度值:" + Math.toRadians(100.0));
    	}
    
    }

### 6. 指数运算 ###

指数运算包括求方根、取对数、求n次方等运算，Math类中定义的指数运算方法如下表所示：

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

以上方法的用法如下所示：

public static void main(String[] args) {
    	//指数运算
    	System.out.println("5的立方值:" + Math.pow(5, 3));
        //求a的立方根,参数是要开立方的数
        System.out.println("27的立方根:"+Math.cbrt(27));
    	System.out.println("16的平方根:" + Math.sqrt(16));
        System.out.println("10为底,2的对数:" + Math.log10(2));
    }

### 7. 生成随机数 ###

在Math类中还给我们提供了一个用于生成\[0-1)范围内随机数的random()方法。该方法没有参数，它默认会返回一个 >=0.0、<1.0 的 double类型随机数，即随机数的取值范围是\[0-1)。我们只需对 random()方法的返回值稍加处理，即可产生任意范围内的随机数。该方法使用比较简单，案例如下：

//随机数 默认的范围[0,1)
    System.out.println(Math.random());
    
    //随机生成一个两位数，[0,1)*90，0,90) + 10     
    System.out.println((int)(Math.random()*90)+10);

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