Una guida alla classe di matematica Java

1. Introduzione

In questo tutorial, descriveremo la classe Math che fornisce metodi statici utili per eseguire operazioni numeriche come esponenziale, logaritmo, ecc.

2. Funzioni matematiche di base

Il primo insieme di metodi che tratteremo sono le funzioni matematiche di base come il valore assoluto, la radice quadrata, il massimo o il minimo tra due valori.

2.1. addominali()

Il metodo abs () restituisce il valore assoluto di un dato valore:

Math.abs(-5); // returns 5

Allo stesso modo, degli altri che vedremo in seguito, abs () accetta come parametro un int, long, float o double e restituisce quello relativo.

2.2. pow ()

Calcola e restituisce il valore del primo argomento elevato alla potenza del secondo:

Math.pow(5,2); // returns 25

Discutiamo questo metodo in modo più dettagliato qui.

2.3. sqrt ()

Restituisce la radice quadrata positiva arrotondata di un double :

Math.sqrt(25); // returns 5

Se l'argomento è NaN o minore di zero, il risultato è NaN.

2.4. cbrt ()

Allo stesso modo, cbrt () restituisce la radice cubica di un double :

Math.cbrt(125); // returns 5

2.5. max ()

Come suggerisce il nome del metodo, restituisce il massimo tra due valori:

Math.max(5,10); // returns 10

Anche in questo caso, il metodo accetta int, long, float o double .

2.6. min ()

Allo stesso modo, min () restituisce il minimo tra due valori:

Math.min(5,10); // returns 5

2.7. casuale()

Restituisce un doppio pseudocasuale maggiore o uguale a 0,0 e minore di 1,0:

double random = Math.random()

Per fare ciò, il metodo crea una singola istanza del generatore di numeri java.util.Random () quando viene chiamato per la prima volta.

Successivamente, per tutte le chiamate a questo metodo, viene utilizzata la stessa istanza. Notare che, il metodo è sincronizzato, quindi può essere utilizzato da più di un thread.

Possiamo trovare altri esempi su come generare un casuale in questo articolo.

2.8. signum ()

È utile quando dobbiamo conoscere il segno del valore:

Math.signum(-5) // returns -1

Questo metodo restituisce 1.0 se l'argomento è maggiore di zero o -1.0 in caso contrario. Se l'argomento è zero positivo o zero negativo, il risultato è lo stesso dell'argomento.

L'input può essere un float o un double.

2.9. copySign ()

Accetta due parametri e restituisce il primo argomento con il segno del secondo argomento:

Math.copySign(5,-1); // returns -5

Gli argomenti possono anche essere float o double.

3. Funzioni esponenziali e logaritmiche

Oltre alle funzioni matematiche di base, la classe Math contiene metodi per risolvere funzioni esponenziali e logaritmiche.

3.1. exp ()

Il metodo exp () riceve un doppio argomento e restituisce il numero di Eulero elevato alla potenza dell'argomento ( ex ):

Math.exp(1); // returns 2.718281828459045

3.2. expm1 ()

Similar to the above method, expm1() computes the Euler's number raised to the power of the argument received, but it adds -1 (ex -1):

Math.expm1(1); // returns 1.718281828459045

3.3. log()

Returns the natural logarithm of a double value:

Math.log(Math.E); // returns 1

3.4. log10()

It returns the logarithm in base 10 of the argument:

Math.log10(10); // returns 1

3.5. log1p()

Likewise the log(), but it adds 1 to the argument ln(1 + x):

Math.log1p(Math.E); // returns 1.3132616875182228

4. Trigonometric Functions

When we have to work with geometric formulas, we always need trigonometric functions; the Math class provides these for us.

4.1. sin()

Receives a single, double argument that represents an angle (in radians) and returns the trigonometric sine:

Math.sin(Math.PI/2); // returns 1

4.2. cos()

In the same way, cos() returns the trigonometric cosine of an angle (in radians):

Math.cos(0); // returns 1

4.3. tan()

Returns the trigonometric tangent of an angle (in radians):

Math.tan(Math.PI/4); // returns 1

4.4. sinh(), cosh(), tanh()

They return respectively the hyperbolic sine, hyperbolic cosine and hyperbolic tangent of a double value:

Math.sinh(Math.PI); Math.cosh(Math.PI); Math.tanh(Math.PI);

4.5. asin()

Returns the arc sine of the argument received:

Math.asin(1); // returns pi/2

The result is an angle in the range –pi/2 to pi/2.

4.6. acos()

Returns the arc cosine of the argument received:

Math.acos(0); // returns pi/2

The result is an angle in the range 0 to pi.

4.7. atan()

Returns the arc tangent of the argument received:

Math.atan(1); // returns pi/4

The result is an angle in the range –pi/2 to pi/2.

4.8. atan2()

Finally, atan2() receives the ordinate coordinate y and the abscissa coordinate x, and returns the angle ϑ from the conversion of rectangular coordinates (x,y) to polar coordinates (r, ϑ):

Math.atan2(1,1); // returns pi/4

4.9. toDegrees()

This method is useful when we need to convert radians to degrees:

Math.toDegrees(Math.PI); // returns 180

4.10. toRadians()

On the other hand toRadians() is useful to do the opposite conversion:

Math.toRadians(180); // returns pi

Remember that most of the methods we have seen in this section accept the argument in radians, thus, when we have an angle in degrees, this method should be used before using a trigonometric method.

For more examples, have a look in here.

5. Rounding and Other Functions

Finally, let's have a look at rounding methods.

5.1. ceil()

ceil() is helpful when we have to round an integer to the smallest double value that is greater than or equal to the argument:

Math.ceil(Math.PI); // returns 4

In this article, we use this method to round up a number to the nearest hundred.

5.2. floor()

To round a number to the largest double that is less than or equal to the argument we should use floor():

Math.floor(Math.PI); // returns 3

5.3. getExponent()

Returns an unbiased exponent of the argument.

The argument can be a double or a float:

Math.getExponent(333.3); // returns 8 Math.getExponent(222.2f); // returns 7

5.4. IEEEreminder()

Computes the division between the first (dividend) and the second (divisor) argument and returns the remainder as prescribed by the IEEE 754 standard:

Math.IEEEremainder(5,2); // returns 1

5.5. nextAfter()

This method is useful when we need to know the neighboring of a double or a float value:

Math.nextAfter(1.95f,1); // returns 1.9499999 Math.nextAfter(1.95f,2); // returns 1.9500002

It accepts two arguments, the first is the value of which you want to know the adjacent number and the second is the direction.

5.6. nextUp()

Likewise the previous method, but this one returns the adjacent value only in the direction of a positive infinity:

Math.nextUp(1.95f); // returns 1.9500002

5.7. rint()

Returns a double that is the closest integer value of the argument:

Math.rint(1.95f); // returns 2.0

5.8. round()

Equally to the above method, but this one returns an int value if the argument is a float and a long value if the argument is a double:

int result = Math.round(1.95f); // returns 2 long result2 = Math.round(1.95) // returns 2

5.9. scalb()

Scalb is an abbreviation for a “scale binary”. This function executes one shift, one conversion and a double multiplication:

Math.scalb(3, 4); // returns 3*2^4

5.10. ulp()

The ulp() method returns the distance from a number to its nearest neighbors:

Math.ulp(1); // returns 1.1920929E-7 Math.ulp(2); // returns 2.3841858E-7 Math.ulp(4); // returns 4.7683716E-7 Math.ulp(8); // returns 9.536743E-7

5.11. hypot()

Returns the square root of the sum of squares of its argument:

Math.hypot(4, 3); // returns 5

The method calculates the square root without intermediate overflow or underflow.

In this article, we use this method to calculate the distance between two points.

6. Java 8 Math Functions

The Math class has been revisited in Java 8 to include new methods to perform the most common arithmetic operations.

We discussed these methods in another article.

7. Constants Fields

In addition to the methods, Math class declares two constant fields:

public static final double E public static final double PI

Which indicate the closer value to the base of the natural logarithms, and the closer value to pi, respectively.

8. Conclusion

In this article, we've described the APIs that Java provides for mathematical operations.

Come al solito, tutti gli snippet di codice presentati qui sono disponibili su GitHub.