java 数据Number、Math

时间 2020-10-02

标签 java 数据 number math 栏目 Java 繁體版

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一个初出茅庐的小子与你们共享一些关于Number和Math的使用，因水平有限，不免有写的不完善的地方，嘻嘻。看完以后，但愿能够留下你珍贵的指导意见。html

The Numbers Classesjava

在写代码的时候，也许会使用到java 各类的基本数据类型，以下：api

int i = 500;多线程

float gpa = 3.65f;oracle

byte mask = 0xff;app

然而，在面向对象开发的过程，咱们更倡导你使用对象来代替各类的基本数据类型，而java也为各类基本数据类型提供了wrapper class（包装类）——这些wrapper class封装了对应的基本数据。一般，编译器会为咱们完成这种封装——换句话说就是，若是一个方法须要Object类型的参数，而实际提供的值确实2、3等数值，这时编译器会把2、3等数值封装成对应的wrapper class；相似，若是一个方法须要基本数据类型的参数，而实际提供的却似Object类型，这时编译器会Object类型的参数拆成几本数据类型——而这就所为的“自动拆装箱原理”。dom

接着给出一个自动拆装箱的demo：ide

Integer x, y;
x = 12;
y = 15;
System.out.println(x+y);

以上为x、y变量赋int 值，编译器会自动将x、y封装成Integer对象类型；在println（）里，为了进行基本的算术处理，编译器会自动将x、y变量拆成int的基本数据类型。

全部基本数据的wrapper class都是抽象类Number的子类

附：在这里，有四个Number的子类并无讨论。BigDecimal 和 BigInteger 是用于高精度的运算；AtomicInteger 和 AtomicLong 用于多线程程序里。

下面给出使用wrapper class 而不使用基本数据类型的理由：

一、可用在须要Object类型参数的方法里（经常使用于操做集合的数据）

二、在类里可以使用各类常量（如和MIN_VALUEMAX_VALUE），能够提供各类数据的上下界限（范围）。

三、可使用wrapper class的对象方法，进行各类值与基本数据类型的相互转换，如String类型的相互转换，还能够与各类进制的数据进行相互装换（二进制binary、八进制octal、十进制decimal、十六进制hexadecimal）

下表列出了各个wrapper class都具备的方法（Number 类的方法）

Methods Implemented by all Subclasses of Number函数
方法工具	描述
byte byteValue() short shortValue() int intValue() long longValue() float floatValue() double doubleValue()	将Number对象转换成对应的基本数据类型
int compareTo(Byte anotherByte) int compareTo(Double anotherDouble) int compareTo(Float anotherFloat) int compareTo(Integer anotherInteger) int compareTo(Long anotherLong) int compareTo(Short anotherShort)	将Number对象的值与参数anotherXxx的值进行比较
boolean equals(Object obj)	判断Number对象和参数Object是否相同。当两个对象不为空且数据类型和值都一致的状况下，才返回true。若是判断的是Double和Float类型，则还须要一些额外的参数，详情可参考java API的官方文档。

对于与String类型的数据与及各类进制数据之间的装换，每一个Number类(在这指其子类)都有着相对应的方法。下表列出了Integer对象与String数据和进制之间相互转换的方法。其余的Number类都与之相似。

Integer类的转换方法
方法	描述
static Integer decode(String s)	将String解码为Integer。String数据能够是十进制、八进制或者十六进制。
static int parseInt(String s)	返回一个int值，String只能是十进制的数据。
static int parseInt(String s, int radix)	将指定进制的String数据转换成int值。参数radix指多少进制（能够是二、八、10或者16）
String toString()	将Integer数据转成String类型
static String toString(int i)	返回一个指定整数的String对象
static Integer valueOf(int i)	返回一个表示指定的`int`值的`Integer`实例。
static Integer valueOf(String s)	返回String数据的Integer对象
static Integer valueOf(String s, int radix)	将指定进制的String数据转换为Integer类型。如当s=”333”,radix=8时，会返回数据为219的Integer实例。

格式化输出各类数据

一直以来，也许你都是在使用标准输出（System.out）输出各类数据，之因此能够这样作，是由于全部Number数据均可以转换成String类型。然而，有时候你可能须要更好地控制数据的输出，则须要使用java提供的其余方法。

printf（）和format（）方法

在java.io包里，有一个PrintStream类，此类提供了两个方法（printf()和format()）来取代print（）和println（）。printf和format方法除了名字不同以外，其他用法一致。同时由于System.out本事是一个PrintStream对象，因此你能够在原来使用print（）和println（）的位置用printf()或者format()方法来代替——System.out.format(.....);

其方法原型以下：

    public PrintStream format(String format, Object... args)；

    public PrintStream printf(String format, Object... args)；

参数format指定输出的格式(字符窜的格式)，而args则是输出格式里的数据(参数列表)。

为了说明它的用法，能够看一下这个简单的例子：

System.out.format("The value of "+ "the float variable is " + "%f, while the value of the "
                           + "integer variable is %d, " + "and the string is %s", floatVar, intVar, stringVar);

格式说明由“%+转换符”组成，转换符是一个指定输出数据类型的字符。同时，你能够在“%”和转换符之间有选择地添加其余标记。想了解更多关于转换符标记的信息，能够参阅java.util.Formatter。下面给出一个基本用法的例子：

int i = 461012;
System.out.format("The value of i is: %d%n", i);

“%d”表明了十进制数据（在这里值i），“%n”表明了输出换行，因此其输出以下：

    The value of i is: 461012

为了适应各地语言的使用习惯，java重载了printf和format方法，以下：

    public PrintStream format(Locale l, String format, Object... args)

如在法国，输出的带有小数的数据时，是用“，”划分整数和小数的，以下面的代码：

float floatVar = 123.37f;
int intVar = 123;
      StringstringVar = "123";
      System.out.format(Locale.FRANCE, "The value of the float " + "variable is %f, while the "
                           + "value of the integer variable " + "is %d, and the string is %s%n", floatVar, intVar, stringVar);

其输出以下：

The value of the float variable is 123,370003, while the value of the integer variable is 123, and the string is123

Demo：格式化输出

在这个Demo里，使用到各类经常使用的转化符和flags，具体解释以下表：（更多格式可参阅java.util.Formatter）

Converters and Flags Used indemo.java
转换符	Flag	说明
d		十进制数据
f		浮点数据
n		换行符。注意是用“%n”，而不是“\n”.
tB,tb		‘t’指日期/时间的转换(下同)，’B’指月份全称(如`January)`，’b’指月份的简称(如Jan)
ty, tY		格式年份，‘y’指格式化时带前导零的两位数，即`00 – 99;’Y’指格式化时带前导零的四位数(至少),如0096或者2013。`
tm		格式月份，’m’指格式时带前导零的两位数，即01 ~ 13.
td, te		‘t’指日期/时间的转换，’d’指一个月中的天数，在格式化时带前导零的两位数，即`01 – 31；‘e’指`格式化为两位数，即`1 – 31。`
tl，tk		格式小时数，’l’指12小时制（1 ~ 12），’k’指24小时制（0 ~ 23）。
tM		格式分钟数，’M’指格式化时带前导零的两位数，即00 ~ 59。
tS		格式化秒，格式化时带前导零的两位数，即`00 - 60`（"`60`" 是支持闰秒所需的一个特殊值）。
tp		特定于语言环境的上午或下午，标记以小写形式表示，例如 "`am`" 或 "`pm`"。
tD		A date & time conversion—date as %tm%td%ty
	08	8个字符宽度，宽度不足在头部以“0”填充
	+	包含符号位（正数+或负数—）
	,	组分隔符
	-	左对齐（默认是右对齐）
	.3	保留3位小数
	10.3	表示10个字符宽度，保留三位小数（默认右对齐）

import java.util.Calendar;
import java.util.Locale;
public class IntegerText {
    public static void main(String[] args) {
        long n = 461012;
        System.out.format("%d%n", n); // --> "461012"
        System.out.format("%08d%n", n); // --> "00461012"
        System.out.format("%+8d%n", n); // --> " +461012"
        System.out.format("%,8d%n", n); // --> " 461,012"
        System.out.format("%+,8d%n%n", n); // --> "+461,012"
        double pi = Math.PI;
        System.out.format("%f%n", pi); // --> "3.141593"
        System.out.format("%.3f%n", pi); // --> "3.142"
        System.out.format("%10.3f%n", pi); // --> "     3.142"
        System.out.format("%-10.3f%n", pi); // --> "3.142"
        System.out.format(Locale.FRANCE, "%-10.4f%n%n", pi); // --> "3,1416"
        Calendar c = Calendar.getInstance();
        System.out.format("%tB %te, %tY%n", c, c, c); // --> "May 29, 2006"
        System.out.format("%tl:%tM %tp%n", c, c, c); // --> "2:34 am"
        System.out.format("%tD%n", c); // --> "05/29/06"
    }
}

TheDecimalFormat Class

可使用java.text.DecimalFormat格式化十进制数字的输出，包括前/后导零、先后缀、组分隔符、小数点。尽管使用DecimalFormat能够灵活控制输出的格式，另外一面它也增长了代码的复杂度。以下：经过模式patten构造DecimalFormat的对象myFormatter，接着调用format（）方法（从NumberFormat继承过来的），格式化输出字符串。

import java.text.*;
public class DecimalFormatDemo {
    static public void customFormat(String pattern, double value) {
        DecimalFormat myFormatter = new DecimalFormat(pattern);
        String output = myFormatter.format(value);
        System.out.println(value + "  " + pattern + "  " + output);
    }
    static public void main(String[] args) {
        customFormat("###,###.###", 123456.789);    //-->123456.789  ###,###.###  123,456.789
        customFormat("###.##", 123456.789);         //-->123456.789  ###.##  123456.79
        customFormat("00.000", 123.7876);           //-->123.7876  00.000  123.788
        customFormat("$###,###.###", 12345.67);     //-->12345.67  $###,###.###  $12,345
    }
}

下表解释了上面每一行代码的格式输出：

`DecimalFormat.java`输出说明
数值	Pattern	输出	说明
123456.789	###,###.###	123,456.789	‘#’ 表明了一个阿拉伯数字，‘，’为组分隔符，‘.’用于分割整数和小数
123456.789	###.##	123456.79	数值有三位小数，而模式里只用两个，会经过四舍五入保留两位小数
123.78	000000.000	000123.780	‘0’表明了一个阿拉伯数字，位数不足须要在前或后一零补充，注意其与‘#’的区别。
12345.67	$###,###.###	$12,345.67	以美圆符号‘$’开头，保留三位小数，且组分割为3

tips：组分隔符“，”一般用于千位，可是在某些国家/地区中回用于分隔万位（如中国）。分组大小是分组字符之间的固定数字位数，例如100,000,000 是 3，而 1,0000,0000 则是 4。若是使用具备多个分组字符的模式，则最后一个分隔符和整数结尾之间的间隔才是使用的分组大小。因此 "#,##,###,####" == "######,####" =="##,####,####"。即“123456.789”的模式为“###,#,##.###”，其输出为“12,34,56.789”。

基本算数运算以外

java除了支持各类基本的算术运算（+, -, *, /, 和 %）以外，也为各类复杂的数学运算提供了工具类Math。经过Math类能够完成指数、对数、反三角函数等复杂的运算。

因为Math类的方法都是静态的，你能够在类里直接调用Math类的方法，以下：

Math.cos(angle);

tips：可使用static import静态导入Math类，如此便不用在每一个方法下上Math；import static java.lang.Math.*;

接着就能够直接在方法体里经过Math类的方法名调用Math类对应的方法：

               cos(angle);

常量与基本算术方法

在Math类里包含两个常量:

Math.E, 天然底数e
Math.PI,圆周率

Math类包含了超过40个的静态方法，为了分类来谈，先列出Math里的基本算术方法：

Math的基本算术方法
方法	描述
double abs(double d) float abs(float f) int abs(int i) long abs(long lng)	返回参数的绝对值
double ceil(double d)	取得大于或等于参数的最小整数，并以double类型返回
double floor(double d)	取得小于或等于参数的最大整数，并以double类型返回
double rint(double d)	取得最接近参数的某一整数（相似于四舍五入），并以double类型返回
long round(double d) int round(float f)	返回最接近参数的`long/int值`。
double min(double arg1, double arg2) float min(float arg1, float arg2) int min(int arg1, int arg2) long min(long arg1, long arg2)	返回两个数中较小的那一个
double max(double arg1, double arg2) float max(float arg1, float arg2) int max(int arg1, int arg2) long max(long arg1, long arg2)	返回两个数中较大的那一个

BasicMathDemo演示了如何去使用Math的基本算术方法：

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));      //-->The absolute value of -191.635 is 191.635
            System.out.printf("The ceiling of " +
                              "%.2f is %.0f%n",
                              b, Math.ceil(b));     //-->The ceiling of 43.74 is 44
            System.out.printf("The floor of " +
                              "%.2f is %.0f%n",
                              b, Math.floor(b));    //-->The floor of 43.74 is 43
            System.out.printf("The rint of %.2f " +
                              "is %.0f%n",
                              b, Math.rint(b));     //-->The rint of 43.74 is 44
            System.out.printf("The max of %d and " +
                              "%d is %d%n",
                              c, d, Math.max(c, d));//-->The max of 16 and 45 is 45
            System.out.printf("The min of of %d " +
                              "and %d is %d%n",
                              c, d, Math.min(c, d));//-->The min of of 16 and 45 is 16
        }
}

Math里指数与对数运算：

下表列出了在Math里关于指数与对数运算的方法：

指数、对数运算的方法
方法	描述
double exp(double d)	返回天然底数e的d次方幂的值
double log(double d)	返回`d`值的天然对数（底数是e）。相似的有log10`(double a)`
double pow(double base, double exponent)	返回base的exponent次方的值
double sqrt(double d)	返回d的算术平方根

Demo：ExponentialDemo

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);      //-->The value of e is 2.7183
        System.out.printf("exp(%.3f) " +
                          "is %.3f%n",
                          x, Math.exp(x));//-->exp(11.635) is 112983.831
        System.out.printf("log(%.3f) is " +
                          "%.3f%n",
                          x, Math.log(x));//-->log(11.635) is 2.454
        System.out.printf("pow(%.3f, %.3f) " +
                          "is %.3f%n",
                          x, y, Math.pow(x, y));//-->pow(11.635, 2.760) is 874.008
        System.out.printf("sqrt(%.3f) is " +
                          "%.3f%n",
                          x, Math.sqrt(x));//-->sqrt(11.635) is 3.411
    }
}

Math里三角函数运算

下表列出了Math里关于三角函数的方法，须要注意的是，这些方法的参数都是以弧度制来表示的——换句话说就是，你须要将角度转换为弧度。可使用方法toRadians（），将角度转换为弧度。

三角函数运算的方法
方法	描述
double sin(double d)	返回角的三角正弦值
double cos(double d)	返回角的三角余弦值
double tan(double d)	返回角的三角正切值
double asin(double d)	返回一个值的反正弦值；返回的角度范围在 -pi/2 到pi/2 之间。
double acos(double d)	返回一个值的反余弦值；返回的角度范围在 0.0 到pi之间。
double atan(double d)	返回一个值的反正切值；返回的角度范围在 -pi/2 到pi/2 之间。
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值。
double toDegrees(double d) double toRadians(double d)	角度和与弧度的相互转换方法

Demo：TrigonometricDemo, 计算45度角的三角函数值：

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);
            //-->The value of pi is 3.1416
            System.out.format("The sine of %.1f " +
                              "degrees is %.4f%n",
                              degrees,Math.sin(radians));
            //-->The sine of 45.0 degrees is 0.7071
            System.out.format("The cosine of %.1f " +
                              "degrees is %.4f%n",
                              degrees, Math.cos(radians));
            //-->The cosine of 45.0 degrees is 0.7071
            System.out.format("The tangent of %.1f " +
                              "degrees is %.4f%n",
                              degrees, Math.tan(radians));
            //-->The tangent of 45.0 degrees is 1.0000
            System.out.format("The arcsine of %.4f " +
                              "is %.4f degrees %n",
                              Math.sin(radians), Math.toDegrees(Math.asin(Math.sin(radians))));
            //-->The arcsine of 0.7071 is 45.0000 degrees
            System.out.format("The arccosine of %.4f " +
                              "is %.4f degrees %n",
                              Math.cos(radians),  Math.toDegrees(Math.acos(Math.cos(radians))));
            //-->The arccosine of 0.7071 is 45.0000 degrees
            System.out.format("The arctangent of %.4f " +
                              "is %.4f degrees %n",
                              Math.tan(radians), Math.toDegrees(Math.atan(Math.tan(radians))));
            //-->The arctangent of 1.0000 is 45.0000 degrees
        }
}

随机数

Math类的random（）方法能够产生大于等于0.0且小于1.0的（伪）随机数（0 <= Math.random()<1）,如此，你便能利用这个函数产生各中范围的随机数，如

要产生0~9的随机数：

int number = (int)(Math.random() * 10);       //（0 <= number < 10）

如产生5~9的随机数：

int number = (int)(Math.random() * 5) + 5；

附：使用Math.random()能够产生一个随机数。若是须要产生一系列随机数，能够建立 java.util.Random的对象，并调用对应的方法。