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（六）数学函数、字符和字符串

一、数学函数

Math类函数使用时无需导入，因为它在 java.lang 包中，已经默认隐式导入。

1.1 三角函数

r 是弧度单位，d 是角度单位，a 是一定范围内的常数

方法	描述
`Math.sin(r)`	正弦
`Math.cos(r)`	余弦
`Math.tan(r)`	正切
`Math.toRadians(d)`	角度转弧度
`Math.toDegrees(r)`	弧度转角度
`asin(a)`	反三角正弦 [-Π/2,Π/2]
`acos(a)`	反三角余弦 [0, Π]
`atan(a)`	反三角正切 [-Π/2,Π/2]

1.2 指数函数

方法	描述
`Math.pow(a, b)`	a^b^
`Math.sqrt(x)`	√x
`Math.log(x)`	㏑x
`Math.log10(x)`	log₁₀(x)
`Math.exp(x)`	e^x^

1.3 取整函数

方法	描述
`Math.ceil(x)`	向上取整最接近的整数，返回值为 `double`
`Math.floor(x)`	向下取整最接近的整数，返回值为 `double`
`Math.rint(x)`	取整最接近的整数。若距离相等则偶数的整数作为返回值，类型最后为 `double`
`Math.round(x)`	若x为float，则返回`(int)Math.floor(x+0.5)`；若为double则返回`(double)Math.floor(x+0.5)`

1.4 比较函数

a,b为int,long,float,double

方法	描述
`Math.min(a,b)`	返回最小值
`Math.max(a, b)`	返回最大值
`Math.abs(x)`	返回绝对值

二、字符类型和操作

字符直接量被单引号括起来，字符串被双引号括起来。

2.1 Unicode 和 ASCII码

将字符映射到它的二进制形式的过程称为编码。

一个16位Unicode码占两个字节，以 \u 表示的4位十六进制表示，范围从 \u0000 到 \uffff。

大多数计算机采用 ASCII码（美国标准信息交换码），它是表示所有大小写字母、数字、标点符号和控制字符的8位编码表。

对于 char 型数据，也可以用对应 ASCII 码或 Unicode 码来表示。

// 以下3条语句等价
char a = 'A';
char a = '\u0041';
char a = 65;

2.2 转义字符

在输出一些特殊的字符比如''，""，\等可用转移符反斜杠 \接字符的形式组成转移字符。

转移符号	意义
`\"`	`"`
`\'`	`'`
`\\`	`\`
`\n`	换行符
`\t`	Tab制表
`\r`	回车符
`\b`	退格符

2.3 字符型数据与其他数据的转换

char 型数据可以转换成任意一种数值类型。浮点数转换成 char 型时需要先转为 int 型。

所有数值操作符都可以用在 char 型数据上。``char型与数值型则char` 型转换为数值型，与 `String` 型则与字符串相连。

2.4 字符的比较和测试

两个字符可以根据其 Unicode 值通过关系操作符进行比较。

字符	十进制
`'A'` ~ `'Z'`	65 ~ 90
`'a'` ~ `'z'`	97 ~ 122
`'0'` ~ `'9'`	48 ~ 57

使用 java.lang 包中的 Charactor 类提供的方法进行字符测试

方法	描述
`Charactor.isDigit(c)`	若c为数字字符，返回`true`
`Charactor.isLetter(c)`	若c为字母字符，返回`true`
`Charactor.isDigitOrLetter(c)`	若c为数字或字母字符，返回`true`
`Charactor.isLowerCase(c)`	若c为小写字母字符，返回`true`
`Charactor.isUpperCase(c)`	若c为大写字母字符，返回`true`
`Charactor.toLowerCase(c)`	返回c的小写形式
`Charactor.toUpperCase(c)`	返回c的大写形式

三、字符串及其操作

3.1 字符串

字符串是用双引号包裹起来的一串字符序列，属于引用数据类型。

3.2 实例方法与静态方法

只能通过从一个具体实例来调用的方法叫做 实例方法 ，有的有参数有的无。例如String对象中的字符串处理方法。

调用实例方法的方式：ref.methodName(args) （参数可有可无，可一可多）

非实例化方法叫做 静态方法，例如 Math 类和 Charactor 类中的方法。

调用静态方法的方式：className.methodName(args)

3.3 String对象中的方法

str为实例的字符串，index 为字符串索引

实例方法	描述
`str.length()`	返回字符串长度
`str.charAt(index)`	返回指定索引位置的字符
`str.concat(str1)`	连接指定字符
`str.toUpperCase()`	返回一个全部大写的新字符串
`str.toLowerCase()`	返回一个全部小写的新字符串
`str.trim()`	返回一个去掉两边空白的新字符串

3.3.1求字符串长度

String str = "message";
int l = str.length(); // l == 7

3.3.2 从字符串中获取字符

确保不越界：index <= str.length() - 1

String str = "message";
char ch = str.charAt(1); // ch == 'e'

3.3.3 连接字符串

使用 str.concat(s1) 连接
使用 + 连接
使用 + 可连接数值类型和 String 类型

3.3.4 字符串的转换

str.toUpperCase() 将字符串全部转换为大写，str.toLowerCase() 将字符串全部转换为小写；

str.trim() 清除字符串两端的空白字符

空白字符：' '，\n, \t, \r, \b

3.3.4从键盘读取字符串

使用Scanner 对象的 next() 方法读取以空白字符结束的字符串：

import java.util.Scanner;
Scanner input = new Scanner(System.in);
String str = input.next();

使用 nextLine() 读取以回车键为结束的字符串，即读取一整行内容：

import java.util.Scanner;
Scanner input = new Scanner(System.in);
String str = input.nextLine();

3.4 字符串的比较

str, str1为字符串

方法	描述
`str.equals(str1)`	若相等，返回`true`
`str.equalsIgnoreCase(str1)`	若相等，返回`true`，不区分大小写
`str.compareTo(str1)`	返回大于0、等于0、小于0的整数，代表str是否大于、等于、小于str1
`str.compareToIgnoreCase(str1)`	同上，且不区分大小写
`str.startsWith(prefix)`	若str以特定前缀`prefix` 开始，返回`true`
`str.endsWith(suffix)`	若str以特定前缀`prefix` 开始，返回`true`
`str.contains(s1)`	若str1是str的子字符串，返回`true`

3.4.1 比较字符串是否相等

== 只能比较 str 与 str1 是否指向同一个对象，不能比较内容。

使用 str.equals(str1) 判断两字符串是否相等，相等返回 true，否则 false
str.compareTo(str1) 也可判断，若返回0则相等

3.4.2 字符串比较大小

compareTo()、compareToIgnoreCase() 比较的返回值实际是字符串按照从前到后的顺序对应字符的 Unicode 值之差。

String str = "abcd";
String str1 = "abcm";
int diff = str.compareTo(str1); // diff == -9，str < str1

3.5 获得子字符串

提取字符串中某个指定字符串：str.charAt(index)
获得子串

方法描述

str.substring(startIndex) 返回从startIndex到字符串结尾。

str.substring(startIndex, endIndex) 返回从startIndex到endIndex - 1 位置，范围前闭后开。

寻找指定字符串

实参 ch 可以是字符串 str

方法	描述
`str.indexOf(ch)`	返回str中出现的第一个ch的索引；若无则返回`-1`
`str.indexOf(ch, fromIndex)`	返回在fromIndex之后（包括fromindex）出现的第一个ch的索引；若无返回`-1`
`str.lastIndexOf(ch)`	返回str中最后一次出现的ch的索引；若无返回`-1`
`str.lastIndexOf(ch, fromIndex)`	返回fromIndex之前最后一次出现的ch的索引；若无返回`-1`

3.6 字符串与数字的互转

数值型字符串转数字

//Integer类和Double类都包含在java.lang包中
int intValue = Integer.parsInt(intStirng);
double doubleValue = Double.parseDouble(doubleString);

数值转字符串

int number = 12345;
String s = number + "";

四、格式化控制台输出

使用 System.out.printf() 进行格式化输出

4.1 公式：%m.nf

m：域宽度
n：精度
f：转换码（格式标识符）

4.2 语法：System.out.printf(format, item1, item2, ... , itemk)

format 是由子串和格式化标识符构成的字符串

int i = 20;
double d = 123.4567;
System.out.printf("i is %d, d is %f", i, d);
// i is 20, d is 123.456700

4.3 常用格式化标识符

标识符	输出	举例
`%b`	布尔值	`%6b` 表示在`true`前面有2个空格，在`false`前面有1个空格
`%c`	字符	`%4c` 表示在字符前面加3个空格
`%d`	十进制整数	`%5d` ：若整数宽度小于5，则在整数前面补充空格；若大于则整数增加宽度
`%e`	标准科学技术法	`%10.2e` : 浮点数部分宽度为12，包括小数点和前后的数字；是否补充空格同上
`%f`	浮点数	`%10.2f` : 包留小数点后2位，整数部分宽度为7位；是否补充空格同上
`%s`	字符串	`%10f`字符串条目宽度为10，若不够则自动增加宽度，若多余则补充空格

注意：

若一个条目需要更多宽度，则自动增加宽度；若指定宽度有余，则补充空格；
默认情况下，条目中的内容都是向右对齐的

在格式标识符前面加一个 - 号（ -%10s）表示向左对齐
数据类型与格式化标识符要严格对应

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一、数学函数

二、字符类型和操作

三、字符串及其操作

四、格式化控制台输出

方法	描述
`str.substring(startIndex)`	返回从`startIndex`到字符串结尾。
`str.substring(startIndex, endIndex)`	返回从`startIndex`到`endIndex - 1` 位置，范围前闭后开。

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