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JavaSE 基礎強化（31）：Math 類常用方法、字段與實戰案例全解析

編輯：Java 綜合教學

JavaSE 基礎強化（31）：Math 類常用方法、字段與實戰案例全解析

Math 類概覽

包路徑：java.lang.Math（無需導入）。
所有方法均為 static，直接 Math.方法名() 調用。
不可實例化（構造器私有），無子類。

核心常用方法速查表

方法	說明	示例	結果
`abs(x)`	絕對值	`Math.abs(-5)`	5
`max(a,b)` / `min(a,b)`	最大/最小值	`Math.max(3,7)`	7
`round(x)`	四捨五入（float→int, double→long）	`Math.round(2.6)`	3
`ceil(x)`	向上取整	`Math.ceil(2.1)`	3.0
`floor(x)`	向下取整	`Math.floor(2.9)`	2.0
`sqrt(x)`	平方根	`Math.sqrt(16)`	4.0
`pow(a,b)`	a 的 b 次冪	`Math.pow(2,3)`	8.0
`random()`	返回 [0.0, 1.0) 隨機 double	`Math.random()`	0.732...
`log(x)`	自然對數 (底數 e)	`Math.log(Math.E)`	1.0
`log10(x)`	底數 10 對數	`Math.log10(100)`	2.0
`sin/cos/tan`	三角函數（參數為弧度）	`Math.sin(Math.PI/2)`	1.0
`toRadians(deg)`	角度轉弧度	`Math.toRadians(180)`	3.14159...
`toDegrees(rad)`	弧度轉角度	`Math.toDegrees(Math.PI)`	180.0

常數字段

Math.E   // 2.718281828459045  (自然對數底數 e)
Math.PI  // 3.141592653589793  (圓周率 π)

實戰案例 1：生成 10 個 0-9 隨機整數填充數組

public class RandomArrayDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = new int[10];
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            // Math.random() -> [0,1) * 10 -> [0,10) -> 強轉 int -> [0,9]
            nums[i] = (int) (Math.random() * 10);
        }
        System.out.println(Arrays.toString(nums));
        // 輸出示例：[3, 7, 0, 9, 2, 5, 1, 8, 4, 6]
    }
}

實戰案例 2：計算兩點間歐氏距離

public class DistanceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        double x1 = 3, y1 = 4;
        double x2 = 0, y2 = 0;
        double dist = Math.sqrt(Math.pow(x2 - x1, 2) + Math.pow(y2 - y1, 2));
        System.out.printf("距離: %.2f%n", dist); // 5.00
    }
}

實戰案例 3：綜合演示

public class MathComprehensiveDemo {
    public static void main(String[] args) {
        double a = Math.round(Math.random() * 10); // 0-10 隨機整數
        double b = Math.round(Math.random() * 10);

        System.out.println("a = " + a + ", b = " + b);
        System.out.println("hypot(a,b) = " + Math.hypot(a, b));       // √(a²+b²) 避免溢出
        System.out.println("pow(a,3) = " + Math.pow(a, 3));           // a³
        System.out.println("round(b) = " + Math.round(b));             // 長整型
        System.out.println("log(e^15) = " + Math.log(Math.pow(Math.E, 15))); // 15.0
        System.out.println("toRadians(60) = " + Math.toRadians(60));   // π/3
        System.out.println("toDegrees(π/4) = " + Math.toDegrees(Math.PI/4)); // 45.0
    }
}

進階補充：Java 17+ 新增方法

方法	說明
`Math.clamp(value, min, max)`	將值限制在 [min, max] 區間（Java 21+）
`Math.fma(a, b, c)`	融合乘加：a × b + c，單次圓整，精度更高
`Math.ulp(x)`	返回單位在最後一位（精度分析用）

避坑指南

random() 範圍陷阱：Math.random() * n 產生 [0, n)，若需 [1, n] 用 (int)(Math.random() * n) + 1。
大數精度：金融計算嚴禁用 double/float，必須用 BigDecimal。
性能敏感場景：Math.sqrt、Math.pow 較重，熱路徑可考慮查表或近似算法。
StrictMath 替代：嚴格遵循 IEEE 754，跨平台位級一致，性能稍慢。