在 Java 中使用 Math.pow() 方法

Java 语言配备了用于数学函数和运算的综合库。它称为“Math”类，位于java.lang包中。数学库包括基本数值运算、三角函数、求最小-最大值、生成随机数和对数运算的方法。在今天的教程中，我们将重点介绍Math.pow()方法，该方法用于使用底数和指数计算数字的幂。让我们开始吧。表达式“a 的 n 次方”在数学上可以写为ⁿ. 我们可以定义表达式中的术语如下。a - 基数 n - 指数 让我们考虑指数。我们可以将其识别为重复乘法运算的次数。基数是乘以自身的数字。现在让我们创建一个简单的 Java 方法来计算一个数的幂。请注意，在下面的示例中，我们将两个参数传递给powerFunction()方法，分别是基数和指数。

public class Main {
 
   public static void main(String[] args) {
       int result = powerFunction(2, 5);
       System.out.println("2 raised to the power of 5 = " + result);
   }
 
   static int powerFunction(int base, int exponent) {
       int result = 1;
       for (int i = 0; i < exponent; i++) {
           result = base * result;
       }
       return result;
   }
}

如果我们运行上面的示例代码，它会返回 32。你可能会想为什么我们不能简单地写 base^exponent。我们不能那样做，因为 Java 没有我们可以在一行代码中使用的求幂运算符。考虑到上面的代码，很明显我们不得不花很多时间来编写这个方法。此外，如果我们要计算高次幂，由于我们使用 for 循环，该方法将花费大量时间来完成这些计算。除此之外，循环将阻止我们使用分数指数执行幂计算。而且这种方法没有很好的计算复杂度，因为有更多的优化空间不是很有利。考虑到程序员使用求幂和其他数学运算的频率，回到过去，Java 的开发人员创建了一个名为“Math”的库，专门用于促进数学运算。因此，我们可以利用 Java Lang 包中包含的这个库，而不是从头开始编写幂函数。

什么是 Math.pow 方法，我们如何使用它？

Math.pow可以在 java.lang 包中找到，作为 Math 库的一个方法。它用于计算数字的幂，包括整数和双精度数。让我们考虑一下它的语法。

public static double pow(double base, double exponent)

正如我们在语法中看到的，java.lang.Math.pow()方法有两个参数。第一个是基数，第二个是指数。这将返回基数^指数作为其输出。让我们看看如何调用它。

在 Java 中使用 Math.pow 计算一个数的幂

让我们使用Math.pow计算 5 ⁴的值。

import java.lang.Math;
public class MyClass{
    public static void main(String []args){
       double answer = Math.pow(5, 4);
// java.lang.Math.pow() method
 
       System.out.println("5 raised to the power of 4 = " + answer);
    }    
}

输出为 625.0。如您所见，这是一个双重价值。如果您对小数点感到困扰，我们可以通过将数字转换为整数来轻松摆脱它，如下所示。请注意，我们正在更改 main 方法中的第一行。

 int answer = (int) Math.pow(5, 4);

现在结果是 625。让我们对底数和指数都使用小数并尝试得到答案。^{让我们看看 1.25 4.5}的值是多少。

import java.lang.Math;
 
public class MyClass {
 
   public static void main(String[] args) {
       double answer = Math.pow(1.25, 4.5);
// java.lang.Math.pow() method
 
       System.out.println("1.25 raised to the power of 4.5 = " + answer);
   }
}

这将输出 2.729575167846423。如果您使用计算器，您会发现它返回相同的答案。在进入下一节之前，让我们再看一个例子。我们将提高一个数字的负次方并比较结果。对于这个例子，我们将选择 4 作为底数，-2 作为指数。

import java.lang.Math;
 
public class MyClass{
 
     public static void main(String []args){
        double answer = Math.pow(4, -2);
// java.lang.Math.pow() method
 
        System.out.println(answer);
     }    
}

我们得到输出 0.0625。

快速示例：如何舍入您的答案

^{比如说，我们需要找到 1.25 4.5}的值。答案是 2.729575167846423。很多时候需要对结果进行四舍五入。让我们尝试得到精确到小数点后第四位的答案。怎么做？如果我们只需要前 4 位小数怎么办？为此，我们可以使用java.lang.Math.round方法。然而，由于Math.round将值四舍五入为最接近的整数，我们必须将它乘以小数位数，然后再次四舍五入并除以。

import java.lang.Math;
 
public class MyClass{
 
     public static void main(String []args){
        double answer = Math.pow(1.25, 4.5);
        answer = Math.round(answer*100.0)/100.0;
        
        System.out.println(answer);
     }
     
}

输出为 2.73。

如何正确使用 Math.pow

当我们使用java.lang.Math.pow方法时，有几件事要记住。

1. 如果指数参数为零，则输出将为 1.0。这是因为任何数字的零次方都被定义为一。
2. 如果指数参数是一个，输出将是基本参数。这是因为如果你对任何数求 1 次方，结果与基数相同。
3. 如果基数为负/正零且指数参数为负数，则结果为 Infinity。（由于零和最小可表示负非零数之间的数字四舍五入，可能会出现负零）。
4. 如果指数参数为 NaN，则输出也将为 NaN。

让我们考虑一个可能发生第三种情况的例子。

import java.lang.Math;
 
public class MyClass{
 
     public static void main(String []args){         
        double base = 5;
        double exponent = Double.NaN;
 
        double answer = Math.pow(base, exponent);
 
        System.out.println(answer);
     }     
}

这将输出 NaN。因此，如果您的代码结果为 NaN，检查指数参数是否为 NaN 是明智的。如果您想知道 NaN 是什么，它的意思是“不是数字”，表示该值尚未定义。我们相信您现在已经准备好继续将lang.Math.pow()用于您的应用程序。

结论

java.lang.Math.pow ()方法是轻松计算各种数字（包括整数和小数值）的幂的好方法。与您可能自己编写的方法不同，它经过高度优化，非常适合一系列时间紧迫的应用程序。虽然它确实将所有结果输出为双精度值，但我们始终可以像示例中那样将值转换为整数。此外，为方便起见，java.lang.Math库提供了将结果四舍五入到首选小数位数的方法。