Java 字符串格式化與 Math 類核心方法實戰大全

本文匯總 `String.format()` 格式化輸出的完整佔位符語法、日期時間格式化、標誌/寬度/精度控制，以及 `Math` 類常用數學運算（冪、圓整、隨機數）、`BigDecimal` 大數運算、`SimpleDateFormat` 身份證解析等實戰代碼片段，可作為開發手冊快速查閱。

一、String.format() 完整佔位符速查表

日期時間後綴（%t + 字母）

格式化標誌、寬度、精度控制

// 標誌
String.format("%+d", 10);       // +10  (正數顯示 +)
String.format("%-10s", "abc");  // "abc       " (左對齊)
String.format("%05d", 42);      // "00042" (前導 0 填充)
String.format("%,d", 1000000);  // "1,000,000" (分組分隔符)
String.format("%(d", -42);      // "(42)" (負數括號)
String.format("%#x", 42);       // "0x2a" (十六進制前綴)
String.format("%#f", 42.0);     // "42.000000" (強制小數點)

// 寬度.精度
String.format("%10.2f", 3.14159); // "      3.14" (寬度10, 2位小數)
String.format("%.2f", 3.14159);   // "3.14" (僅精度)

// 參數索引復用
String.format("%1$d %1$04x %1$#x", 42); // "42 002a 0x2a"
String.format("%2$s %1$d", 42, "Hello"); // "Hello 42"

二、Math 類核心方法實戰

// 冪運算
Math.pow(2, 10);        // 1024.0 (double)
BigDecimal bd = new BigDecimal("2");
bd.pow(10);             // 1024 (精確整數)

// 圓整
Math.ceil(3.14);   // 4.0
Math.floor(3.99);  // 3.0
Math.round(3.5);   // 4 (long)
Math.round(-3.5);  // -3 (注意：-3.5 -> -3, -3.6 -> -4)

// 絕對值、最大最小
Math.abs(-5);           // 5
Math.max(3, 7);         // 7
Math.min(3, 7);         // 3

// 根號、三角、對數
Math.sqrt(2);           // 1.414...
Math.sin(Math.PI/2);    // 1.0
Math.log(10);           // ln(10)
Math.log10(100);        // 2.0

// 隨機數
Math.random();                    // [0.0, 1.0) double
(int)(Math.random() * 100);       // [0, 99]
(int)(Math.random() * 101);       // [0, 100]
(int)(Math.random() * 71 + 30);   // [30, 100]

// Random 類（更靈活）
new Random().nextInt(101);        // [0, 100]
new Random().nextInt(100) + 1;    // [1, 100]

三、SimpleDateFormat 身份證號解析生日與性別

String id = "411123199409203013"; // 18 位
if (id.length() == 18) {
    String birthStr = id.substring(6, 14); // 19940920
    String sex = Integer.parseInt(id.substring(16, 17)) % 2 == 0 ? "女" : "男"; // 第 17 位
    
    SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyyMMdd");
    Date birth = sdf.parse(birthStr);
    sdf = new SimpleDateFormat("yyyy年MM月dd日");
    System.out.println("生日: " + sdf.format(birth) + "，性別: " + sex);
    
    // String.format 日期格式化復用
    String msg = String.format("生日: %1$tY年%1$tm月%1$td日，性別: %2$s", birth, sex);
    System.out.println(msg);
}

四、總結

• `String.format()` 佔位符豐富，掌握 `%s/%d/%f/%tX/%n/標誌/寬度/精度/參數索引` 覆蓋 95% 格式化需求。
• 日期格式化優先用 `%t` 系列，避免 `SimpleDateFormat` 線程不安全問題。
• `Math` 類適合簡單科學計算；精確金融/大整數必用 `BigDecimal`/`BigInteger`。
• 隨機數首選 `Random` 類（可指定種子、線程安全 `ThreadLocalRandom`）。

將本文作為備忘錄，遇到格式化、數學運算需求快速複製調試。