在解决实际问题时，对数字和日期的处理是非常普遍的，如数学问题、随机数问题和日期问题等。为了解决这些问题，Java 提供了处理相关问题的类，包括 Math 类、Random 类、BigInteger 类、Date 类等。

一、Math类:

静态常量

Math 类中包含 E 和 PI 两个静态常量，其中 E 用于记录 e 的常量，而 PI 用于记录圆周率的值。

例 1

调用 Math 类的 E 和 PI 两个常量，并将结果输出。代码如下：

System.out.println("E 常量的值："+Math.E);
System.out.println("PI 常量的值："+Math.PI);

执行上述代码，输出结果如下：

E 常量的值：2.718281828459045
PI 常量的值：3.141592653589793

求最大值、最小值和绝对值

在程序中常见的就是求最大值、最小值和绝对值问题，如果使用 Math 类提供的方法可以很容易实现。这些方法的说明如表 1 所示。

表1 求最大值、最小值和绝对值的方法
方法	说明
static int abs(int a)	返回 a 的绝对值
static long abs(long a)	返回 a 的绝对值
static float abs(float a)	返回 a 的绝对值
static double abs(double a)	返回 a 的绝对值
static int max(int x,int y)	返回 x 和 y 中的最大值
static double max(double x,double y)	返回 x 和 y 中的最大值
static long max(long x,long y)	返回 x 和 y 中的最大值
static float max(float x,float y)	返回 x 和 y 中的最大值
static int min(int x,int y)	返回 x 和 y 中的最小值
static long min(long x,long y)	返回 x 和 y 中的最小值
static double min(double x,double y)	返回 x 和 y 中的最小值
static float min(float x,float y)	返回 x 和 y 中的最小值

求整运算

Math 类的求整方法有很多，详细说明如表 2 所示。

表2 取整方法及其说明
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

三角函数运算

Math 类中包含的三角函数方法及其说明如表 3 所示。

表3 三角函数方法及其说明
方法	说明
static double sin(double a)	返回角的三角正弦值，参数以孤度为单位
static double cos(double a)	返回角的三角余弦值，参数以孤度为单位
static double asin(double a)	返回一个值的反正弦值，参数域在 [-1,1]，值域在 [-PI/2,PI/2]
static double acos(double a)	返回一个值的反余弦值，参数域在 [-1,1]，值域在 [0.0,PI]
static double tan(double a)	返回角的三角正切值，参数以弧度为单位
static double atan(double a)	返回一个值的反正切值，值域在 [-PI/2,PI/2]
static double toDegrees(double angrad)	将用孤度表示的角转换为近似相等的用角度表示的角
staticdouble toRadians(double angdeg)	将用角度表示的角转换为近似相等的用弧度表示的角

在表 3 中，每个方法的参数和返回值都是 double 类型，参数以弧度代替角度来实现，其中 1 度等于 π/180 弧度，因此平角就是 π 弧度。

指数运算

指数的运算包括求方根、取对数及其求 n 次方的运算。在 Math 类中定义的指数运算方法及其说明如表 4 所示。

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表4 指数方法及其说明
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

Java生成随机数（random()和random类）

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。

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，在表 1 中列出了 Random 类中常用的方法。

表1 random类的常用方法
方法	说明
boolean nextBoolean()	生成一个随机的 boolean 值，生成 true 和 false 的值概率相等
double nextDouble()	生成一个随机的 double 值，数值介于[0,1.0)，含 0 而不包含 1.0
int nextlnt()	生成一个随机的 int 值，该值介于 int 的区间，也就是 -231~231-1。如果需要生成指定区间的 int 值，则需要进行一定的数学变换
int nextlnt(int n)	生成一个随机的 int 值，该值介于 [0,n)，包含 0 而不包含 n。如果想生成指定区间的 int 值，也需要进行一定的数学变换
void setSeed(long seed)	重新设置 Random 对象中的种子数。设置完种子数以后的 Random 对象和相同种子数使用 new 关键字创建出的 Random 对象相同
long nextLong()	返回一个随机长整型数字
boolean nextBoolean()	返回一个随机布尔型值
float nextFloat()	返回一个随机浮点型数字
double nextDouble()	返回一个随机双精度值

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。

 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));

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。

表1 DecimalFormat支持的特殊字符
符号	说明
0	显示数字，如果位数不够则补 0
#	显示数字，如果位数不够不发生变化
.	小数分隔符
-	减号
,	组分隔符
E	分隔科学记数法中的尾数和小数
%	前缀或后缀，乘以 100 后作为百分比显示
?	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

下面编写一个 Java 程序，演示如何使用 DecimalFormat 类将数字转换成各种格式，实现代码如下。

import java.text.DecimalFormat;
import java.util.Scanner;
public class Test08
{
    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));
    }
}

执行上述代码，输出结果如下所示：

请输入一个float类型的数字：5487.45697
0.0 格式：5487.5
#.# 格式：5487.5
000.000 格式：5487.457
###.### 格式：5487.457

请输入一个float类型的数字：5.0
0.0 格式：5.0
#.# 格式：5
000.000 格式：005.000
###.### 格式：5

Java大数字运算（BigInteger类和BigDecimal类）

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。

BigInteger 类

要使用 BigInteger 类，首先要创建一个 BigInteger 对象。BigInteger 类提供了很多种构造方法，其中最直接的一种是参数以字符串形式代表要处理的数字。这个方法语法格式如下：

BigInteger(String val)

这里的 val 是数字十进制的字符串。例如，要将数字 5 转换为 BigInteger 对象，语句如下：

BigInteger bi=new BigInteger("5")

注意：这里数字 5 的双引号是必需的，因为 BigInteger 类构造方法要求参数是字符串类型。

创建 BigInteger 对象之后，便可以调用 BigInteger 类提供的方法进行各种数学运算操作，表 1 列出了 BigInteger 类的常用运算方法。

表1 BigInteger类的常用运算方法
方法名称	说明
add(BigInteger val)	做加法运算
subtract(BigInteger val)	做减法运算
multiply(BigInteger val)	做乘法运算
divide(BigInteger val)	做除法运算
remainder(BigInteger val)	做取余数运算
divideAndRemainder(BigInteger val)	做除法运算，返回数组的第一个值为商，第二个值为余数
pow(int exponent)	做参数的 exponent 次方运算
negate()	取相反数
shiftLeft(int n)	将数字左移 n 位，如果 n 为负数，则做右移操作
shiftRight(int n)	将数字右移 n 位，如果 n 为负数，则做左移操作
and(BigInteger val)	做与运算
or(BigInteger val)	做或运算
compareTo(BigInteger val)	做数字的比较运算
equals(Object obj)	当参数 obj 是 Biglnteger 类型的数字并且数值相等时返回 true, 其他返回 false
min(BigInteger val)	返回较小的数值
max(BigInteger val)	返回较大的数值

BigDecimal 类

BigInteger 和 BigDecimal 都能实现大数字的运算，不同的是 BigDecimal 加入了小数的概念。一般的 float 和 double 类型数据只能用来做科学计算或工程计算，但由于在商业计算中要求数字精度比较高，所以要用到 BigDecimal 类。BigDecimal 类支持任何精度的浮点数，可以用来精确计算货币值。

BigDecimal 常用的构造方法如下。

BigDecimal(double val)：实例化时将双精度型转换为 BigDecimal 类型。
BigDecimal(String val)：实例化时将字符串形式转换为 BigDecimal 类型。

BigDecimal 类的方法可以用来做超大浮点数的运算，像加、减、乘和除等。在所有运算中，除法运算是最复杂的，因为在除不尽的情况下，末位小数的处理方式是需要考虑的。

下面列出了 BigDecimal 类用于实现加、减、乘和除运算的方法。

BigDecimal add(BigDecimal augend) //加法操作
BigDecimal subtract(BigDecimal subtrahend) //减法操作
BigDecimal multiply(BigDecimal multiplieand) //乘法操作
BigDecimal divide(BigDecimal divisor,int scale,int roundingMode ) //除法操作

其中，divide() 方法的 3 个参数分别表示除数、商的小数点后的位数和近似值处理模式。

表 2 列出了 roundingMode 参数支持的处理模式。

表2 roundingMode参数支持的处理模式
模式名称	说明
BigDecimal.ROUND_UP	商的最后一位如果大于 0，则向前进位，正负数都如此
BigDecimal.ROUND_DOWN	商的最后一位无论是什么数字都省略
BigDecimal.ROUND_CEILING	商如果是正数，按照 ROUND_UP 模式处理；如果是负数，按照 ROUND_DOWN 模式处理
BigDecimal.ROUND_FLOOR	与 ROUND_CELING 模式相反，商如果是正数，按照 ROUND_DOWN 模式处理；如果是负数，按照 ROUND_UP 模式处理
BigDecimal.ROUND_HALF_ DOWN	对商进行五舍六入操作。如果商最后一位小于等于 5，则做舍弃操作，否则对最后一位进行进位操作
BigDecimal.ROUND_HALF_UP	对商进行四舍五入操作。如果商最后一位小于 5，则做舍弃操作，否则对最后一位进行进位操作
BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN	如果商的倒数第二位是奇数，则按照 ROUND_HALF_UP 处理；如果是偶数，则按照 ROUND_HALF_DOWN 处理

Java数字处理