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数学库

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数学库

Arduino数学库(math.h)包含了许多用于操作浮点数的有用的数学函数。

库中的宏

以下是在标题math.h中定义的宏:

描述
M_E 2.7182818284590452354 常数e。
M_LOG2E 1.4426950408889634074
/ log_2 e /
e以2为底的对数。
M_1_PI 0.31830988618379067154
/ 1/pi /
常数1/pi。
M_2_PI 0.63661977236758134308
/ 2/pi /
常数2/pi。
M_2_SQRTPI 1.12837916709551257390
/ 2/sqrt(pi) /
常数2/sqrt(pi)。
M_LN10 2.30258509299404568402
/ log_e 10 /
10的自然对数。
M_LN2 0.69314718055994530942
/ log_e 2 /
2的自然对数。
M_LOG10E 0.43429448190325182765
/ log_10 e /
e以10为底的对数。
M_PI 3.14159265358979323846
/ pi /
常数pi。
M_PI_2 3.3V1.57079632679489661923
/ pi/2 /
常数pi/2。
M_PI_4 0.78539816339744830962
/ pi/4 /
常数pi/4。
M_SQRT1_2 0.70710678118654752440
/ 1/sqrt(2) /
常数1/sqrt(2)。
M_SQRT2 1.41421356237309504880
/ sqrt(2) /
2的平方根。
acosf - acos()函数的别名。
asinf - asin()函数的别名。
atan2f - atan2()函数的别名。
cbrtf - cbrt()函数的别名。
ceilf - ceil()函数的别名。
copysignf - copysign()函数的别名。
coshf - cosh()函数的别名。
expf - exp()函数的别名。
fabsf - fabs()函数的别名。
fdimf - fdim()函数的别名。
floorf - floor()函数的别名。
fmaxf - fmax()函数的别名。
fminf - fmin()函数的别名。
fmodf - fmod()函数的别名。
frexpf - frexp()函数的别名。
hypotf - hypot()函数的别名。
INFINITY - 无穷大常量。
isfinitef - isfinite()函数的别名。
isinff - isinf()函数的别名。
isnanf - isnan()函数的别名。
ldexpf - ldexp()函数的别名。
log10f - log10()函数的别名。
logf - log()函数的别名。
lrintf - lrint()函数的别名。
lroundf - lround()函数的别名。

库函数

以下函数在标题 math.h 中定义:

库函数 描述
double acos (double __x) acos()函数计算x的反余弦的主值。返回值在[0, pi]弧度的范围内。不在[-1, +1]范围内的参数会发生域错误。
double asin (double __x) asin()函数计算x的反正弦的主值。返回值在[-pi/2, pi/2]弧度的范围内。不在[-1, +1]范围内的参数会发生域错误。
double atan (double __x) atan()函数计算x的反正切的主值。返回值在[-pi/2, pi/2]弧度的范围内。
double atan2 (double y, double x) atan2()函数计算y/x的反正切的主值,使用两个参数的符号来确定返回值的象限。返回值在[-pi, +pi]弧度的范围内。
double cbrt (double __x) cbrt()函数返回x的立方根值。
double ceil (double __x) ceil()函数返回大于或等于x的最小整数值,以浮点数表示。
static double copysign (double x, double y) copysign()函数返回x,但带有y的符号。即使x或y是NaN或零,他们也可以工作。
double cos(double __x) cos()函数返回x的余弦,以弧度为单位。
double cosh (double __x) cosh()函数返回x的双曲余弦。
double exp (double __x) exp()返回e的x次幂的值。
double fabs (double __x) fabs()函数计算浮点数x的绝对值。
double fdim (double x, double y) fdim()函数返回max(x - y, 0)。如果x或y或者两者都是NaN,则返回NaN。
double floor (double __x) floor()函数返回小于或等于x的最大整数值,以浮点数表示。
double fma (double x, double y, double __z) fma()函数执行浮点乘加,即运算(x * y) + z,但是中间结果不会四舍五入到目标类型。这有时可以提高计算的精度。
double fmax (double x, double y) fmax()函数返回两个值x和y中较大的一个。如果一个参数是NaN,则返回另一个参数。如果两个参数都是NaN,则返回NaN。
double fmin (double x, double y) fmin()函数返回两个值x和y中较小的一个。如果一个参数是NaN,则返回另一个参数。如果两个参数都是NaN,则返回NaN。
double fmod (double x, doubley) fmod()函数返回x / y的余数。
double frexp (double x, int * pexp) frexp()函数将浮点数分解为规格化分数和2的整次幂。它将整数存储在pexp指向的int对象中。如果x是一个正常的浮点数,则frexp数返回值v,使得v具有区间[1/2, 1]零的量值,而x等于v乘以2的pexp。如果x是零,那么结果的两个部分都是零。如果x不是有限数字,frexp()将按原样返回x,并通过pexp存储0。
注意 − 这个实现允许一个零指针作为指令来跳过存储指数。
double hypot (double x, doubley) hypot()函数返回sqrt(xx + yy)。这是一个边长为x和y的直角三角形的斜边的长度,或点(x, y)距离原点的距离。使用这个函数而不是直接使用公式是比较明智的,因为误差要小得多。x和y没有下溢。如果结果在范围内,则不会溢出。
static int isfinite (double __x) 如果x是有限的,isfinite()函数返回一个非零值:不是正或负无穷,也不是NaN。
int isinf (double __x) 如果参数x是正无穷大,则函数isinf()返回1;如果x是负无穷大,则返回-1,否则返回0。
注意 − GCC 4.3可以用内联代码替换这个函数,这个代码对两个无穷大返回1值(gcc bug #35509)。
int isnan (double __x) 如果参数x表示“非数字”(NaN)对象,则函数isnan()返回1,否则返回0。
double ldexp (double x, int exp ) ldexp()函数将浮点数乘以2的整数次幂。它返回x乘以2的exp次幂的值。
double log (double __x) log()函数返回参数x的自然对数。
double log10(double __x) log10()函数返回参数x的对数,以10为基数。
long lrint (double __x) lrint()函数将x四舍五入到最近的整数,将中间情况舍入到偶数整数方向(例如,1.5和2.5的值都舍入到2)。这个函数类似于rint()函数,但是它的返回值类型不同,并且有可能溢出。
返回
四舍五入的长整数值。如果x不是有限数字或者溢出,则此实现返回LONG_MIN值(0x80000000)。
long lround (double __x) lround()将函数将x四舍五入到最近的整数,但中间情况不舍入到0(不是到最近的偶数整数)。这个函数类似于round()函数,但是它的返回值的类型是不同的,并且有可能溢出。
返回
四舍五入的长整数值。如果x不是有限数字或者溢出,则此实现返回LONG_MIN值(0x80000000)。
double modf (double x, double * iptr ) mod函数将参数x分解为整数部分和小数部分,每个部分都与参数具有相同的符号。它在iptr指向的对象中将整数部分存储为double。modf()返回x的有符号小数部分。
注意 − 这个实现跳过零指针的写入。但是,GCC 4.3可以用内联代码替换这个函数,不允许使用NULL地址来避免存储。
float modff (float x, float * iptr) modf()函数的别名。
double pow (double x, double y) pow()函数返回x的y次幂。
double round (double __x) round()函数将x四舍五入到最近的整数,但中间情况不舍入到0(不是到最近的偶数整数)。不可能会溢出。
返回
四舍五入的值。如果x是整数或无穷大,则返回x本身。如果x是NaN,则返回NaN。
int signbit (double __x) 如果x的值设置了符号位,signbit()函数将返回一个非零值。这与“x < 0.0”不同,因为IEEE 754浮点允许零署名。比较“-0.0 < 0.0”是错的,但“signbit (-0.0)”会返回一个非零值。
double sin (double __x) sin()函数返回x的正弦值,以弧度为单位。
double sinh (double __x) sinh()函数返回x的双曲正弦。
double sqrt (double __x) sqrt()函数返回x的非负平方根。
double square (double __x) square()函数返回x * x。
注意 − 此函数不属于C标准定义。
double tan (double __x) tan()函数返回x的正切值,以弧度为单位。
double tanh ( double __x) tanh()函数返回x的双曲正切。
double trunc (double __x) trunc()函数将x四舍五入为最近的整数,不大于绝对值。

示例

下例显示如何使用最常用的math.h库函数:

double double__x = 45.45 ;
double double__y = 30.20 ;

void setup() {
   Serial.begin(9600);
   Serial.print("cos num = ");
   Serial.println (cos (double__x) ); // returns cosine of x
   Serial.print("absolute value of num = ");
   Serial.println (fabs (double__x) ); // absolute value of a float
   Serial.print("floating point modulo = ");
   Serial.println (fmod (double__x, double__y)); // floating point modulo
   Serial.print("sine of num = ");
   Serial.println (sin (double__x) ) ;// returns sine of x
   Serial.print("square root of num : ");
   Serial.println ( sqrt (double__x) );// returns square root of x
   Serial.print("tangent of num : ");
   Serial.println ( tan (double__x) ); // returns tangent of x
   Serial.print("exponential value of num : ");
   Serial.println ( exp (double__x) ); // function returns the exponential value of x.
   Serial.print("cos num : ");

   Serial.println (atan (double__x) ); // arc tangent of x
   Serial.print("tangent of num : ");
   Serial.println (atan2 (double__y, double__x) );// arc tangent of y/x
   Serial.print("arc tangent of num : ");
   Serial.println (log (double__x) ) ; // natural logarithm of x
   Serial.print("cos num : ");
   Serial.println ( log10 (double__x)); // logarithm of x to base 10.
   Serial.print("logarithm of num to base 10 : ");
   Serial.println (pow (double__x, double__y) );// x to power of y
   Serial.print("power of num : ");
   Serial.println (square (double__x)); // square of x
}

void loop() {

}

结果

cos num = 0.10
absolute value of num = 45.45
floating point modulo =15.25
sine of num = 0.99
square root of num : 6.74
tangent of num : 9.67
exponential value of num : ovf
cos num : 1.55
tangent of num : 0.59
arc tangent of num : 3.82
cos num : 1.66
logarithm of num to base 10 : inf
power of num : 2065.70
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