[Java] Zusammenfassung der mathematischen Operationen

Mathematische Arithmetik

Grundberechnung

• Matheklasse
• Alle Funktionen werden in Klassenmethoden umgewandelt
• Instanziierung des Mathematikunterrichts nicht erforderlich (kann nicht sein)

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    //Absolutwert,maximal,Minimum
    System.out.println(Math.abs(-100)); //100
    System.out.println(Math.max(6, 3)); //6
    System.out.println(Math.min(6, 3)); //3
    //Zusammenfassen
    System.out.println(Math.ceil(1234.56));  //1235.0
    //Kürzen
    System.out.println(Math.floor(1234.56)); //1234.0
    //Rundung
    System.out.println(Math.round(1234.56)); //1235
    //Quadratwurzel
    System.out.println(Math.sqrt(10000));    //100.0
    //Kubikwurzel
    System.out.println(Math.cbrt(10000));    //21.544346900318835
    //x zur y-ten Potenz
    System.out.println(Math.pow(2, 4));      //16.0
    //Winkel in Bogenmaß umrechnen
    System.out.println(Math.sin(Math.toRadians(30))); //0.49999999999999994
    System.out.println(Math.cos(Math.toRadians(60))); //0.5000000000000001
    System.out.println(Math.tan(Math.toRadians(45))); //0.9999999999999999
    //Basis-E-Protokoll, Basis-10-Protokoll
    System.out.println(Math.log(100));                //4.605170185988092
    System.out.println(Math.log10(100));              //2.0
  }
}

Lange Ganzzahloperation oder größere Ganzzahloperation

• ** BigInteger-Klasse **
• Gibt korrekt Werte aus, die den langen Wert überschreiten
• cf: ** BigDecimal-Klasse ** berechnet einen weiten Bereich von Gleitkommazahlen korrekt

//NG-Beispiel Langer Überlauf von der Stelle, an der die Obergrenze überschritten wird
public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    long result = 1;
    for (var i = 1; i < 26; i++) {
      result *= i;
      System.out.println(result);
      //1,2,,,(Abkürzung),2432902008176640000,-4249290049419214848,-1250660718674968576,8128291617894825984,-7835185981329244160,7034535277573963776
    }
  }
}

//OK Betrieb
import java.math.BigInteger;
public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    var result = BigInteger.valueOf(1);
    for (var i = 1; i < 26; i++) {
      result = result.multiply(BigInteger.valueOf(i));
      System.out.println(result);
      //1,2,6,,,(Abkürzung),,2432902008176640000,51090942171709440000,1124000727777607680000,25852016738884976640000,620448401733239439360000,15511210043330985984000000
    }
  }
}

Zufällige Generierung

• ** Zufällige Klasse **

import java.util.Random;

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    var rnd = new Random();
    //Generieren Sie Zufallszahlen mit Booleschen Werten
    System.out.println(rnd.nextBoolean()); //true
    //Zufällige Generierung mit Float(0~1)
    System.out.println(rnd.nextFloat());   //0.11219084
    //Zufällige Generierung mit Double(0~1)
    System.out.println(rnd.nextDouble());  //0.983418224742081
    //Zufällige Generierung mit Int(0~bound)
    System.out.println(rnd.nextInt(400) + 100); //448
    //Zufällige Generation mit Long
    System.out.println(rnd.nextLong()); //2297825179350643621
    var data = new byte[5];
    //Generieren Sie zufällig Bytes und platzieren Sie sie in einem Byte-Array mit angegebenen Argumenten
    rnd.nextBytes(data);
    for (var b : data) {
      System.out.print(b + " "); //63 -54 23 113 -76 
    }
  }
}

Numerische Formgebung

• ** NumberFormat-Klasse **
• Das Standardformat kann mit setCurrency / setGroupingUsed usw. angepasst werden.

import java.text.NumberFormat;
import java.util.Locale;

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    var num1 = 1234.5678;
    //Währungsformat
    var nf1 = NumberFormat.getCurrencyInstance(Locale.JAPAN); 
    //Ganzzahliges Format
    var nf2 = NumberFormat.getIntegerInstance();
    //Numerisches Allzweckformat (getInstance)
    var nf3 = NumberFormat.getNumberInstance();
    System.out.println(nf1.format(num1)); //￥1,235
    System.out.println(nf2.format(num1)); //1,235
    System.out.println(nf3.format(num1)); //1,234.568

    var num2 = 0.567;
    //%Format
    var nf4 = NumberFormat.getPercentInstance();
    System.out.println(nf4.format(num2)); //57%
  }
}

Array-Manipulation

• ** Arrays Klasse **
• Die Größe des Arrays kann später nicht geändert werden → ** copyOf-Methode ** dupliziert den Wert in ein Array unterschiedlicher Größe
• copyOf und copyOfRange sind ** flache Kopie **
• Wenn sich beim Referenztyp die Kopierquelle ändert, ändert sich auch das Kopierziel.
• → ** Tiefe Kopie **

//Shallow copy
import java.util.Arrays;

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    var  array1 = new String[] { "dog", "cat", "mouse", "fox", "lion" };
    //Sortieren Sie das Array
    Arrays.sort(array1);
    //Stringisieren Sie ein Array
    System.out.println(Arrays.toString(array1)); //[cat, dog, fox, lion, mouse]
    //Suchen Sie Werte in einem sortierten Array
    System.out.println(Arrays.binarySearch(array1, "mouse")); //4

    var array2 = new String[] { "Ah", "ich", "U.", "e", "Oh" };   
    //Array-Kopie, Länge im Argument, 0 Mangel/Füllen Sie mit null
    var array3 = Arrays.copyOf(array2, 2);
    System.out.println(Arrays.toString(array3)); //[Ah,ich]
    
    //Kopieren Sie das Array, indem Sie den Bereich mit dem Argument angeben
    var array4 = Arrays.copyOfRange(array2, 1, 7);
    System.out.println(Arrays.toString(array4)); //[ich,U.,e,Oh, null, null]

    //Legen Sie Werte in einem Array fest
    Arrays.fill(array4, 4, 6, "―");
    System.out.println(Arrays.toString(array4)); //[ich,U.,e,Oh, ―, ―]
  }
}

//Deep copy
import java.util.Arrays;

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    var list1 = new StringBuilder[] {
        new StringBuilder("Doremifa Donuts"),
        new StringBuilder("ARAMA"),
        new StringBuilder("Hanihoheto")
      };

    var list2 = new StringBuilder[list1.length];
    for (var i = 0; i < list1.length; i++) {
      list2[i] = new StringBuilder(list1[i].toString());
    }

    list1[2].append("Hallo");
    System.out.println(Arrays.toString(list1)); //[Doremifa Donuts, ARAMA,Hanihoheto Hallo]
    System.out.println(Arrays.toString(list2)); //[Doremifa Donuts, ARAMA,Hanihoheto]
  }
}