Math.h — заголовочный файл стандартной библиотеки языка С, разработанный для выполнения простых математических операций. Поскольку С++ также реализует данные функции для обеспечения совместимости (все они содержатся в заголовочном файле cmath) ми будем рассматривать эти языки вместе. Под Linux и FreeBSD математические функции хранятся отдельно в математической библиотеке libm. Таким образом, если любая из этих инструкций используется, при сборке линкеру должна быть передана опция -lm. Так как в результате большинства математических операций получатся дробные числа, все функции библиотеки принимают double. Для работы с типами float и long double используются функции с постфиксами f и l соответственно.
Complex.h — заголовочный файл стандартной библиотеки языка программирования С, в котором объявляются функции для комплексной арифметики. Эти функции используют встроенный тип complex, который появился в стандарте C99. Функции в заголовочном файле complex.h представлены для трёх типов— double, float и long double (значения представлены в радианах): для вычисления тригонометрических значений синуса, косинуса, тангенса и котангенса для комплесных чисел, логарифм и экспонент, корень.
GNU (GSL)
— это свободное программное обеспечение под лицензией GNU General Public License. Библиотека предоставляет широкий спектр математических процедур, таких как генераторы случайных чисел, специальных функций и наименьших квадратов. Есть более 1000 функций в общей сложности с обширным набором тестов. В отличие от лицензий собственных численных библиотек лицензия GSL не ограничивает научное сотрудничество. Для подключения библиотеки вы должны написать: $\# include
Вот примерные программы на С++ с использованием математических библиотек:
Найти синус и косинус А
#include
using namespace std;
cout << «Input A = »; cin>>a; //ввод а
b=cos(a); //присваивание значений
cout << «Cos A = „<
Вывод программы:
Найти exp от числа А
#include // библиотека ввода-вывода
#include
#include
#include
using namespace std;
SetConsoleOutputCP(1251);
double a,b,c; // переменные типа double
cout << “Input A = »; cin>>a; //ввод а
b=ceil(a); //присваивание значаный
cout << «Большее целое число A = „<
Вывод программы:
Возведите число в степень по заданным значениям
#include // библиотека ввода-вывода
#include
#include
#include
using namespace std;
SetConsoleOutputCP(1251);
double a,b; // переменные типа double
cout << “Введите число = »; cin>>a;
cout << «Введите степень = »; cin>>b;
cout << «Число в степени = „<
Вывод программы:
Решение квадратного уравнения
# include
# include # include
using namespace std;
double a = 1, b = 2, c = 1;
i = gsl_poly_solve_quadratic (a, b, c, &x0, &x1);
if (i == 2) cout << “x0 =»<< x0 << " x1 ="<< x1 << endl;
if (i == 1) cout<< «x0 = » << x0 << endl;
if (i == 0) cout<< «No solve » << endl;
Вывод программы:
Как использовать статистические функции
#include
#include
double data = {17.2, 18.1, 16.5, 18.3, 12.6};
double mean, variance, largest, smallest;
mean = gsl_stats_mean(data, 1, 5);
variance = gsl_stats_variance(data, 1, 5);
largest = gsl_stats_max(data, 1, 5);
smallest = gsl_stats_min(data, 1, 5);
printf («The dataset is \%g, \%g, \%g,\%g, \%g \ n»,
data, data, data, data, data);
printf («The sample mean is \%g\ n», mean);
printf («The estimated variance is \%g\ n», variance);
printf («The largest value is \%g \ n», largest);
printf («The smallest value is \%g \ n», smallest);
Для всех математических функций необходим заголовок
1 | acos | Функция double acos(double arg arg |
2 | asin | Функция double asin(double arg ) возвращает арккосинус аргумента arg . Значение аргумента функции должно лежать в интервале от -1 до 1, иначе произойдет ошибка. |
3 | atan | Функция double atan(double arg ) возвращает арктангенс аргумента arg . |
4 | atan2 | Функция double atan2(double x , double y ) возвращает арктангенс значения y /x . |
5 | ceil | Функция double ceil(double num ) возвращает ближайшее целое число (представленное как действительное число с плавающей точкой), которое не меньше значения аргумента num . Например, ceil(1.02) вернет 2.0. Такое преобразование называется округлением с избытком. |
6 | cos | Функция double cos(double arg ) возвращает косинус аргумента arg |
7 | cosh | Функция double cosh(double arg ) возвращает гиперболический косинус аргумента arg . |
8 | exp | Функция double exp(double arg ) возвращает основание натурального логарифма e, возведенное в степень arg . |
9 | fabs | Функция double fabs(double num ) возвращает абсолютное значение (значение по модулю) аргумента num . |
10 | floor | Функция double floor(double num ) возвращает наибольшее целое число (представленное как действительное число с плавающей точкой), не превышающее значения аргумента num . Например, floor(1.02) вернет число 1.0. Такое преобразование называется округлением с недостатком. |
11 | fmod | Функция double fmod(double x, double y) возвращает остаток от деления x/y. |
12 | frexp | Функция double frexp(double num , int *exp ) раскладывает число num на мантиссу, изменяющуюся в диапазоне от 0.1 до 1, не включая 1, и целый показатель степени, так что num = mantissa . Функция возвращает мантиссу, а значение показателя степени сохраняется в переменной, на которую ссылается указатель exp . |
13 | log | Функция double log(double num ) возвращает натуральный логарифм числа num . Если аргумент num |
14 | log10 | Функция double log10(double num ) возвращает десятичный логарифм числа num . Если аргумент num отрицателен или равен нулю, возникает ошибка. |
15 | pow | Функция double pow(double base , double exp ) возвращает число base , возведенное в степени exp . Если основание степени base равно нулю, а показатель степени exp меньше или равен нулю, может произойти ошибка, связанная с выходом аргумента из области определения функции (domain error). Это ошибка возникает также, если аргумент base отрицателен, а аргумент exp не является целым числом. |
16 | sin | Функция double sin(double arg ) возвращает синус аргумента arg . Значение аргумента должно быть выражено в радианах. |
17 | sinh | Функция double sinh(double arg ) возвращает гиперболический синус аргумента arg . |
18 | sqrt | Функция double sqrt(double num ) возвращает квадратный корень аргумента num . Если значение аргумента отрицательно, возникает ошибка, связанная с выходом из области определения функции. |
19 | tan | Функция double tan(double arg ) возвращает тангенс аргумента arg . Значение аргумента должно быть выражено в радианах. |
20 | tanh | Функция double tanh(double arg ) возвращает гиперболический тангенс аргумента arg . |
Последнее обновление: 31.10.2015
Для выполнения различных математических операций в библиотеке классов.NET предназначен класс Math . Он является статическим, поэтому все его методы также являются статическими.
Рассмотрим методы класса Math:
Abs(double value) : возвращает абсолютное значение для аргумента value
Double result = Math.Abs(-12.4); // 12.4
Acos(double value) : возвращает арккосинус value. Параметр value должен иметь значение от -1 до 1
Double result = Math.Acos(1); // 0
Asin(double value) : возвращает арксинус value. Параметр value должен иметь значение от -1 до 1
Atan(double value) : возвращает арктангенс value
BigMul(int x, int y) : возвращает произведение x * y в виде объекта long
Double result = Math.BigMul(100, 9340); // 934000
Ceiling(double value) : возвращает наименьшее целое число с плавающей точкой, которое не меньше value
Double result = Math.Ceiling(2.34); // 3
Cos(double d) : возвращает косинус угла d
Cosh(double d) : возвращает гиперболический косинус угла d
DivRem(int a, int b, out int result) : возвращает результат от деления a/b, а остаток помещается в параметр result
Int result; int div = Math.DivRem(14, 5, out result); //result = 4 // div = 2
Exp(double d) : возвращает основание натурального логарифма, возведенное в степень d
Floor(decimal d) : возвращает наибольшее целое число, которое не больше d
Double result = Math.Floor(2.56); // 2
IEEERemainder(double a, double b) : возвращает остаток от деления a на b
Double result = Math.IEEERemainder(26, 4); // 2 = 26-24
Log(double d) : возвращает натуральный логарифм числа d
Log(double a, double newBase) : возвращает логарифм числа a по основанию newBase
Log10(double d) : возвращает десятичный логарифм числа d
Max(double a, double b) : возвращает максимальное число из a и b
Min(double a, double b) : возвращает минимальное число из a и b
Pow(double a, double b) : возвращает число a, возведенное в степень b
Round(double d) : возвращает число d, округленное до ближайшего целого числа
Double result1 = Math.Round(20.56); // 21 double result2 = Math.Round(20.46); //20
Round(double a, round b) : возвращает число a, округленное до определенного количества знаков после запятой, представленного параметром b
Double result1 = Math.Round(20.567, 2); // 20,57 double result2 = Math.Round(20.463, 1); //20,5
Sign(double value) : возвращает число 1, если число value положительное, и -1, если значение value отрицательное. Если value равно 0, то возвращает 0
Int result1 = Math.Sign(15); // 1 int result2 = Math.Sign(-5); //-1
Sin(double value) : возвращает синус угла value
Sinh(double value) : возвращает гиперболический синус угла value
Sqrt(double value) : возвращает квадратный корень числа value
Double result1 = Math.Sqrt(16); // 4
Tan(double value) : возвращает тангенс угла value
Tanh(double value) : возвращает гиперболический тангенс угла value
Truncate(double value) : отбрасывает дробную часть числа value, возвращаяя лишь целое значние
Double result = Math.Truncate(16.89); // 16
Также класс Math определяет две константы: Math.E и Math.PI . Например, вычислим площадь круга:
Console.WriteLine("Введите радиус круга"); double radius = Double.Parse(Console.ReadLine()); double area = Math.PI * Math.Pow(radius, 2); Console.WriteLine("Площадь круга с радиусом {0} равна {1}", radius, area);
Консольный вывод:
Введите радиус круга 20 Площадь круга с радиусом 20 равна 1256,63706143592
Пожалуйста, приостановите работу AdBlock на этом сайте.
Математические вычисления не ограничиваются лишь арифметическими действиями. Кроме них, можно ещё встретить корни, модули, логарифмы, тригонометрические функции и пр. Научимся же использовать подобные функции в своих программах.
Для использования математических функций нужно подключить заголовочный файл math.h . В ней определено много различных функций, но мы пока рассмотрим следующие:
Некоторые математические функции
fabs(x)
модуль числа x
sqrt(x)
квадратный корень из числа x
sin(x)
синус числа x (х в радианах)
cos(x)
косинус числа x (х в радианах)
pow(x, y)
вычисление x y
exp(x)
вычисление e x
log(x)
натуральный логарифм числа x
log10(x)
десятичный логарифм числа x
Два важных момента.
- Все функции возвращают значение типа double .
- Параметры функций – вещественные числа(double ), но можно передавать и целые числа. При этом произойдёт неявное преобразование типа . Компилятор из целого числа, например 3, сделает вещественное 3.0.
Примеры.
Даны длины катетов прямоугольного треугольника. Вычислить длину гипотенузы.
Простая задачка на знание теоремы Пифагора.
Листинг 1.
#include
Вычислить синус угла ввёденного с клавиатуры. Угол вводится в градусах.
Листинг 2.
#include
В этой программе есть о чём поговорить. Тригонометрические функции, которые определены в math.h работают с радианной мерой угла. Людям же привычнее работать с градусами. Поэтому в данной программе мы предварительно перевели значение из градусов в радианы . Если этого не сделать, результат получится неправильным. Проверьте это самостоятельно.
Неявное преобразование типов
При явном преобразовании типа мы в скобках перед значением указывали тип, к которому нужно привести данное значение. В неявном преобразовании этого делать не нужно. Компилятор автоматически подберёт необходимый тип.
Неявное преобразование типов осуществляется в следующих случаях:
- перед передачей аргументов в функцию (как в нашем примере с корнем. Листинг 1.)
- выполнение арифметических операций с разными типами аргументов
- перед выполнением присваивания
Правила неявного преобразования типов
- если выполняются арифметические операции с разными типами аргументов. Оба аргумента приводятся к большему типу.
Порядок типов: int < float < double - при присваивании. Значение справа от оператора присваивания приводится к типу переменной слева от оператора присваивания. При этом, если больший тип присваивается меньшему, то может произойти потеря точности.
int+float
будет автоматически преобразовано к float+float
float/int
будет автоматически преобразовано к float/float
double*float
будет преобразовано к double*double
int = double
double
будет преобразовано к int
с потерей дробной части
float = int
int
будет преобразовано к float
Структура программы на языке Си
1. #include
2. #include
3 . using name space std – использовать стандартное пространство имен
4. int main(int argc, char *argv) – имя функции. Любая программа на языке Си состоит из одной или нескольких функций. В написанном шаблоне функция одна – main(). Функция c именем main обязательно должна быть в любой исполняемой программе .
5. { - начало тела функции
6. system(“pause”) – вызов функции system с аргументом “pause”. Функция реализует ожидание нажатия клавиши.
7. оператор return с аргументом EXIT_SUCCESS – завершение функции main с кодом 0.
8. } – конец функции main.
Простые типы данных Си
Для представления целых величин в Си предусмотрены следующие типы данных:
Тип сhar. Занимает в памяти 1 байт. Используется для представления символов и целых чисел от 0 до 255 (-128 до 127).
Тип int . Занимает в памяти4 байта. Используется для представления целых чисел в диапазоне -2 147 483 648 до 2 147 483 647.
Тип float. Занимает в памяти 4 байта. Используется для представления чисел с плавающей точкой. от 3.4×10 -38 до 3.4×10 38 . Точность вычислений до 7 знаков после запятой.
Тип double. Занимает в памяти 8 байт. Используется для представления чисел с плавающей точкой. от 1.7×10 -308 до 1.7×10 308 . Точность вычислений до 15 знаков после запятой.
Тип void – пустой тип. Используется для описания функций.
Тип bool – логический тип. Может принимать 2 значения true или false.
Основные операторы Си
Оператор - это лексема, которая переключает некоторые вычисления, когда применяется к переменной или к другому объекту в выражении. Язык Си представляет большой набор операторов арифметических и логических операторов.
Таблица 4.1. Унарные операторы языка Си
Таблица 4.2. Бинарные операторы языка Си
Код оператора | Название | Результат операции | ||
Аддитивные операторы | ||||
+ | бинарный плюс | вычисление суммы, например: int x = 2,y = 1,z; z = x+y; | ||
- | бинарный минус | вычисление разности, например: int x = 2,y = 1,z; z = x-y; | ||
Мультипликативные операторы | ||||
* | умножение | вычисление произведения, например: int x = 2,y = 1,z; z = x*y; | ||
/ | деление | вычисление частного, например: int x = 12,y = 2,z; z = x/y; | ||
% | остаток | вычисление остатка от деления, например: int x = 12,y = 7,z; z = x%y; | ||
Логические операторы | ||||
&& | логическое AND (И) | проверка условий, связанных логическим И | ||
|| | логическое OR (ИЛИ) | проверка условий, связанных логическим ИЛИ | ||
Операторы присваивания | ||||
= | присваивание | присвоить переменной заданное значение или значение другой переменной | ||
Операторы отношения | ||||
< | меньше чем | x | ||
> | больше чем | x>y, х больше y | ||
<= | меньше чем или равно | x<=y, x меньше или равно y | ||
>= | больше чем или равно | x>=y, x больше или равно y | ||
Операторы эквивалентности | ||||
= = | равно | x= =y, х равно y | ||
!= | не равно | x!=y, x не равно y | ||
, | оператор перечисления | выполнить разделенные оператором действия слева направо, например y+=5,x-=4,y+=x; | ||
Библиотека математических функций math.h
Си поддерживает множество математических функций, прототипы которых описаны в файле math.h. Познакомимся с некоторыми из них.
abs(int x) возвращает модуль целого числа x . acos(double x) возвращает арккосинус числа x в радианах. asin(double x) возвращает арксинус числа x в радианах. atan(double x) возвращает арктангенс числа x в радианах. atof(char *s, double x) преобразует строку s в вещественное число x. cos(double x) возвращает косинус числа x (x задано в радианах) ceil(double x) округляет число x в большую сторону exp(double x) возвращает экспоненту числа x. fabs(double x) возвращает модуль вещественного числа x. sin(double x) возвращает синус числа x (x задано в радианах). sqrt(double x) возвращает квадрат числа x. tan(double x) возвращает тангенс числа x (x задано в радианах). | floor(double x) округляет число x в меньшую сторону fmod(double x, double y) возвращает остаток от деления числа x на число y. hipot(double x, double y) возвращает квадрат суммы числа x и числа y. log(double x) возвращает натуральный логарифм числа x. log10(double x) возвращает десятичный логарифм числа x. modf(double x,double& y) возвращает дробную часть числа x, по адресу y записывается целая часть исходного числа x. pow(double x, double y) возвращает x в степени y. |
Для использования всех вышеперечисленных функций подключите библиотеку