Arduino - 数学库

创建于 2024-12-03 / 29
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Arduino 数学库 (math.h) 包含许多用于处理浮点数的有用数学函数。

库宏

以下是标头 math.h − 中定义的宏

描述
M_E 2.7182818284590452354 常数 e。
M_LOG2E

1.4426950408889634074

/* log_2 e */

以 2 为底的 e 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 */

以 10 为底的 e 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) */

的平方根2
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() 的别名函数
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 - INFINITY 常数
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() 的别名函数
logf - log() 函数的别名
lrintf - lrint() 函数的别名
lroundf - lround() 函数的别名

库函数

标题中定义了以下函数math.h

S.No. 库函数和说明
1

double acos (double __x)

acos() 函数计算 __x 反余弦的主值。返回值在 [0, pi] 弧度范围内。如果参数不在 [-1, +1] 范围内,则会出现域错误。

2

double asin (double __x)

asin() 函数计算 __x 反正弦的主值。返回值在 [-pi/2, pi/2] 弧度范围内。如果参数不在 [-1, +1] 范围内,则会出现域错误。

3

double atan (double __x)

atan() 函数计算 __x 反正切的主值。返回值在 [-pi/2, pi/2] 弧度范围内。

4

double atan2 (double __y, double __x)

atan2() 函数计算 __y / __x 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] 弧度范围内。

5

double cbrt (double __x)

cbrt() 函数返回 __x 的立方根。

6

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。

7

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 为 NaN 或零,它们也能正常工作。

8

double cos(double __x)

cos() 函数返回 __x 的余弦,以弧度为单位。

9

double cosh (double __x)

cosh() 函数返回 __x 的双曲余弦。

10

double exp (double __x)

exp() 函数返回 __x 的指数值。

11

double fabs (double __x)

fabs() 函数计算浮点数 __x 的绝对值。

12

double fdim (double __x, double __y)

fdim() 函数返回 max(__x - __y, 0)。如果 __x 或 __y 或两者都为 NaN,则返回 NaN。

13

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。

14

double fma (double __x, double __y, double __z)

fma() 函数执行浮点乘加运算。这是 (__x * __y) + __z 操作,但中间结果不会舍入到目标类型。这有时可以提高计算的精度。

15

double fmax (double __x, double __y)

fmax() 函数返回 __x 和 __y 两个值中的较大者。如果一个参数为 NaN,则返回另一个参数。如果两个参数都是 NaN,则返回 NaN。

16

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。

17

double fmod (double __x, double__y)

函数 fmod() 返回 __x / __y 的浮点余数。

18

double frexp (double __x, int * __pexp)

frexp() 函数将浮点数分解为规范化分数和 2 的整数幂。它将整数存储在 __pexp 指向的 int 对象中。如果 __x 是普通浮点数,则 frexp() 函数返回值 v,使得 v 的大小在区间 [1/2, 1) 或零内,并且 __x 等于 v 乘以 2 的 __pexp 次方。如果 __x 为零,则结果的两个部分均为零。如果 __x 不是有限数,则 frexp() 按原样返回 __x 并将 0 存储在 __pexp 中。

注意 −此实现允许使用零指针作为跳过存储指数的指令。

19

double hypot (double __x, double__y)

hypot() 函数返回 sqrt(__x*__x + __y*__y)。这是边长为 __x 和 __y 的直角三角形斜边的长度,或点 (__x, __y) 与原点的距离。使用此函数代替直接公式是明智的,因为误差要小得多。__x 和 __y 较小时不会出现下溢。如果结果在范围内,则不会溢出。

20

static int isfinite (double __x)

如果 __x 是有限的,isfinite() 函数将返回非零值:不是正无穷或负无穷,也不是 NaN

21

int isinf (double __x)

如果参数 __x 为正无穷,则函数 isinf() 返回 1,如果 __x 为负无穷,则返回 -1,否则返回 0。

注意 &减; GCC 4.3 可以用内联代码替换此函数,该代码为两个无穷大返回 1 值(gcc bug #35509)。

22

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。

23

double ldexp (double __x, int __exp )

ldexp() 函数将浮点数与积分相乘2 的幂。它返回 __x 乘以 2 的 __exp 次方的值。

24

double log (double __x)

log() 函数返回参数 __x 的自然对数。

25

double log10(double __x)

log10() 函数返回参数 __x 以 10 为底的对数。

26

long lrint (double __x)

lrint() 函数将 __x 四舍五入为最接近的整数,将一半的情况四舍五入为偶数整数方向。(即 1.5 和 2.5 的值都四舍五入为 2)。此函数类似于 rint() 函数,但返回值类型不同,并且可能出现溢出。

返回

四舍五入后的长整数值。如果 __x 不是有限数或溢出,则此实现返回 LONG_MIN 值 (0x80000000)。

27

long lround (double __x)

lround() 函数将 __x 四舍五入为最接近的整数,但会在偏离零的一半情况下四舍五入(而不是四舍五入为最接近的偶数)。此函数类似于 round() 函数,但返回值的类型不同,并且可能出现溢出。

返回值

四舍五入后的长整数值。如果 __x 不是有限数或发生溢出,此实现将返回 LONG_MIN 值 (0x80000000)。

28

double modf (double __x, double * __iptr )

modf() 函数将参数 __x 分解为整数和小数部分,每个部分的符号与参数相同。它将整数部分作为双精度数存储在 __iptr 指向的对象中。

modf() 函数返回 __x 的有符号小数部分。

注意 − 此实现跳过了零指针写入。但是,GCC 4.3 可以用不允许使用 NULL 地址的内联代码替换此函数,以避免存储。

29

float modff (float __x, float * __iptr)

modf() 的别名。

30

double pow (double __x, double __y)

函数 pow() 返回 __x 到指数 __y 的值。

31

double round (double __x)

round() 函数将 __x 四舍五入为最接近的整数,但会将一半的情况四舍五入为远离零的值(而不是四舍五入为最接近的偶数)。不可能溢出。

返回

四舍五入后的值。如果 __x 是整数或无穷大,则返回 __x 本身。如果 __x 为 NaN,则返回 NaN

32

int signbit (double __x)

如果 __x 的值的符号位已设置,则 signbit() 函数返回非零值。这与 `__x < 0.0' 不同,因为 IEEE 754 浮点允许对零进行签名。比较 `-0.0 < 0.0' 为假,但 `signbit (-0.0)' 将返回非零值。

33

double sin (double __x)

sin() 函数返回 __x 的正弦,以弧度为单位。

34

double sinh (double __x)

sinh() 函数返回 __x 的双曲正弦。

35

double sqrt (double __x)

sqrt() 函数返回 __x 的非负平方根。

36

double square (double __x)

函数 square() 返回 __x * __x。

注意 −此函数不属于 C 标准定义。

37

double tan (double __x)

tan() 函数返回 __x 的正切,以弧度为单位。

38

double tanh ( double __x)

tanh() 函数返回 __x 的双曲正切。

39

double trunc (double __x)

trunc() 函数将 __x 四舍五入为绝对值不大于的最接近的整数。

示例

以下示例展示了如何使用最常见的 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) ); // 返回 x 的余弦
    Serial.print("num 的绝对值 = ");
    Serial.println (fabs (double__x) ); // 浮点的绝对值
    Serial.print("浮点模数 = ");
    Serial.println (fmod (double__x, double__y)); // 浮点模数
    Serial.print("num 的正弦 = ");
    Serial.println (sin (double__x) ) ;// 返回 x 的正弦
    Serial.print("num 的平方根 : ");
    Serial.println ( sqrt (double__x) );// 返回 x 的平方根
    Serial.print("num 的正切:");
    Serial.println ( tan (double__x) ); // 返回 x 的正切
    Serial.print("num 的指数值:");
    Serial.println ( exp (double__x) ); // 函数返回 x 的指数值。
    Serial.print("cos num :");
    
    Serial.println (atan (double__x) ); // x 的反正切
    Serial.print("num 的正切:");
    Serial.println (atan2 (double__y, double__x) );// y/x 的反正切
    Serial.print("num 的反正切:");
    Serial.println (log (double__x) ) ; // x 的自然对数
    Serial.print("cos num : ");
    Serial.println ( log10 (double__x)); // 以 10 为底的 x 的对数。
    Serial.print("以 10 为底的 num 的对数 : ");
    Serial.println (pow (double__x, double__y) );// x 的 y 次方
    Serial.print("num 的次方 : ");
    Serial.println (square (double__x)); // x 的平方
}

void loop() {

}

结果

cos num = 0.10
num 的绝对值 = 45.45
浮点模数 =15.25
num 的正弦 = 0.99
num 的平方根 : 6.74
num 的正切 : 9.67
num 的指数值 : ovf
cos num : 1.55
num 的正切 : 0.59
num 的反正切 : 3.82
cos num : 1.66
以 10 为底的 num 的对数 : inf
num 的次方 : 2065.70


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