Arduino 數(shù)學(xué)庫

2018-11-15 17:56 更新

Arduino數(shù)學(xué)庫(math.h)包含了許多用于操作浮點(diǎn)數(shù)的有用的數(shù)學(xué)函數(shù)。

庫中的宏

以下是在標(biāo)題math.h中定義的宏:

宏值描述
M_E2.7182818284590452354常數(shù)e。
M_LOG2E

1.4426950408889634074

/* log_2 e */

e以2為底的對數(shù)。
M_1_PI

0.31830988618379067154

/* 1/pi */

常數(shù)1/pi。
M_2_PI

0.63661977236758134308

/* 2/pi */

常數(shù)2/pi。
M_2_SQRTPI

1.12837916709551257390

/* 2/sqrt(pi) */

常數(shù)2/sqrt(pi)。
M_LN10

2.30258509299404568402

/* log_e 10 */

10的自然對數(shù)。
M_LN2

0.69314718055994530942

/* log_e 2 */

2的自然對數(shù)。
M_LOG10E

0.43429448190325182765

/* log_10 e */

e以10為底的對數(shù)。
M_PI

3.14159265358979323846

/* pi */

常數(shù)pi。
M_PI_2

3.3V1.57079632679489661923

/* pi/2 */

常數(shù)pi/2。
M_PI_4

0.78539816339744830962

/* pi/4 */

常數(shù)pi/4。
M_SQRT1_2

0.70710678118654752440

/* 1/sqrt(2) */

常數(shù)1/sqrt(2)。
M_SQRT2

1.41421356237309504880

/* sqrt(2) */

2的平方根。
acosf-acos()函數(shù)的別名。
asinf-asin()函數(shù)的別名。
atan2f-atan2()函數(shù)的別名。
cbrtf-cbrt()函數(shù)的別名。
ceilf-ceil()函數(shù)的別名。
copysignf-copysign()函數(shù)的別名。
coshf-cosh()函數(shù)的別名。
expf-exp()函數(shù)的別名。
fabsf-fabs()函數(shù)的別名。
fdimf-fdim()函數(shù)的別名。
floorf-floor()函數(shù)的別名。
fmaxf-fmax()函數(shù)的別名。
fminf-fmin()函數(shù)的別名。
fmodf-fmod()函數(shù)的別名。
frexpf-frexp()函數(shù)的別名。
hypotf-hypot()函數(shù)的別名。
INFINITY-無窮大常量。
isfinitef-isfinite()函數(shù)的別名。
isinff-isinf()函數(shù)的別名。
isnanf-isnan()函數(shù)的別名。
ldexpf-ldexp()函數(shù)的別名。
log10f-log10()函數(shù)的別名。
logf-log()函數(shù)的別名。
lrintf-lrint()函數(shù)的別名。
lroundf-lround()函數(shù)的別名。

庫函數(shù)

以下函數(shù)在標(biāo)題 math.h 中定義：

序號庫函數(shù)和描述
1

double acos (double __x)

acos()函數(shù)計(jì)算x的反余弦的主值。返回值在[0, pi]弧度的范圍內(nèi)。不在[-1, +1]范圍內(nèi)的參數(shù)會發(fā)生域錯誤。

2

double asin (double __x)

asin()函數(shù)計(jì)算x的反正弦的主值。返回值在[-pi/2, pi/2]弧度的范圍內(nèi)。不在[-1, +1]范圍內(nèi)的參數(shù)會發(fā)生域錯誤。

3

double atan (double __x)

atan()函數(shù)計(jì)算x的反正切的主值。返回值在[-pi/2, pi/2]弧度的范圍內(nèi)。

4

double atan2 (double __y, double __x)

atan2()函數(shù)計(jì)算y/x的反正切的主值，使用兩個(gè)參數(shù)的符號來確定返回值的象限。返回值在[-pi, +pi]弧度的范圍內(nèi)。

5

double cbrt (double __x)

cbrt()函數(shù)返回x的立方根值。

6

double ceil (double __x)

ceil()函數(shù)返回大于或等于x的最小整數(shù)值，以浮點(diǎn)數(shù)表示。

7

static double copysign (double __x, double __y)

copysign()函數(shù)返回x，但帶有y的符號。即使x或y是NaN或零，他們也可以工作。

8

double cos(double __x)

cos()函數(shù)返回x的余弦，以弧度為單位。

9

double cosh (double __x)

cosh()函數(shù)返回x的雙曲余弦。

10

double exp (double __x)

exp()返回e的x次冪的值。

11

double fabs (double __x)

fabs()函數(shù)計(jì)算浮點(diǎn)數(shù)x的絕對值。

12

double fdim (double __x, double __y)

fdim()函數(shù)返回max(x - y, 0)。如果x或y或者兩者都是NaN，則返回NaN。

13

double floor (double __x)

floor()函數(shù)返回小于或等于x的最大整數(shù)值，以浮點(diǎn)數(shù)表示。

14

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

fma()函數(shù)執(zhí)行浮點(diǎn)乘加，即運(yùn)算(x * y) + z，但是中間結(jié)果不會四舍五入到目標(biāo)類型。這有時(shí)可以提高計(jì)算的精度。

15

double fmax (double __x, double __y)

fmax()函數(shù)返回兩個(gè)值x和y中較大的一個(gè)。如果一個(gè)參數(shù)是NaN，則返回另一個(gè)參數(shù)。如果兩個(gè)參數(shù)都是NaN，則返回NaN。

16

double fmin (double __x, double __y)

fmin()函數(shù)返回兩個(gè)值x和y中較小的一個(gè)。如果一個(gè)參數(shù)是NaN，則返回另一個(gè)參數(shù)。如果兩個(gè)參數(shù)都是NaN，則返回NaN。

17

double fmod (double __x, double__y)

fmod()函數(shù)返回x / y的余數(shù)。

18

double frexp (double __x, int * __pexp)

frexp()函數(shù)將浮點(diǎn)數(shù)分解為規(guī)格化分?jǐn)?shù)和2的整次冪。它將整數(shù)存儲在pexp指向的int對象中。如果x是一個(gè)正常的浮點(diǎn)數(shù)，則frexp()函數(shù)返回值v，使得v具有區(qū)間[1/2, 1)或零的量值，而x等于v乘以2的pexp次冪。如果x是零，那么結(jié)果的兩個(gè)部分都是零。如果x不是有限數(shù)字，frexp()將按原樣返回x，并通過pexp存儲0。

注意 ? 這個(gè)實(shí)現(xiàn)允許一個(gè)零指針作為指令來跳過存儲指數(shù)。

19

double hypot (double __x, double__y)

hypot()函數(shù)返回sqrt(x*x + y*y)。這是一個(gè)邊長為x和y的直角三角形的斜邊的長度，或點(diǎn)(x, y)距離原點(diǎn)的距離。使用這個(gè)函數(shù)而不是直接使用公式是比較明智的，因?yàn)檎`差要小得多。x和y沒有下溢。如果結(jié)果在范圍內(nèi)，則不會溢出。

20

static int isfinite (double __x)

如果x是有限的，isfinite()函數(shù)返回一個(gè)非零值：不是正或負(fù)無窮，也不是NaN。

21

int isinf (double __x)

如果參數(shù)x是正無窮大，則函數(shù)isinf()返回1；如果x是負(fù)無窮大，則返回-1，否則返回0。

注意 ? GCC 4.3可以用內(nèi)聯(lián)代碼替換這個(gè)函數(shù)，這個(gè)代碼對兩個(gè)無窮大返回1值(gcc bug #35509)。

22

int isnan (double __x)

如果參數(shù)x表示“非數(shù)字”(NaN)對象，則函數(shù)isnan()返回1，否則返回0。

23

double ldexp (double __x, int __exp )

ldexp()函數(shù)將浮點(diǎn)數(shù)乘以2的整數(shù)次冪。它返回x乘以2的exp次冪的值。

24

double log (double __x)

log()函數(shù)返回參數(shù)x的自然對數(shù)。

25

double log10(double __x)

log10()函數(shù)返回參數(shù)x的對數(shù)，以10為基數(shù)。

26

long lrint (double __x)

lrint()函數(shù)將x四舍五入到最近的整數(shù)，將中間情況舍入到偶數(shù)整數(shù)方向（例如，1.5和2.5的值都舍入到2）。這個(gè)函數(shù)類似于rint()函數(shù)，但是它的返回值類型不同，并且有可能溢出。

返回

四舍五入的長整數(shù)值。如果x不是有限數(shù)字或者溢出，則此實(shí)現(xiàn)返回LONG_MIN值(0x80000000)。

27

long lround (double __x)

lround()將函數(shù)將x四舍五入到最近的整數(shù)，但中間情況不舍入到0（不是到最近的偶數(shù)整數(shù)）。這個(gè)函數(shù)類似于round()函數(shù)，但是它的返回值的類型是不同的，并且有可能溢出。

返回

四舍五入的長整數(shù)值。如果x不是有限數(shù)字或者溢出，則此實(shí)現(xiàn)返回LONG_MIN值(0x80000000)。

28

double modf (double __x, double * __iptr )

modf()函數(shù)將參數(shù)x分解為整數(shù)部分和小數(shù)部分，每個(gè)部分都與參數(shù)具有相同的符號。它在iptr指向的對象中將整數(shù)部分存儲為double。

modf()函數(shù)返回x的有符號小數(shù)部分。

注意 ? 這個(gè)實(shí)現(xiàn)跳過零指針的寫入。但是，GCC 4.3可以用內(nèi)聯(lián)代碼替換這個(gè)函數(shù)，不允許使用NULL地址來避免存儲。

29

float modff (float __x, float * __iptr)

modf()函數(shù)的別名。

30

double pow (double __x, double __y)

pow()函數(shù)返回x的y次冪。

31

double round (double __x)

round()函數(shù)將x四舍五入到最近的整數(shù)，但中間情況不舍入到0（不是到最近的偶數(shù)整數(shù)）。不可能會溢出。

返回

四舍五入的值。如果x是整數(shù)或無窮大，則返回x本身。如果x是NaN，則返回NaN。

32

int signbit (double __x)

如果x的值設(shè)置了符號位，signbit()函數(shù)將返回一個(gè)非零值。這與“x < 0.0”不同，因?yàn)镮EEE 754浮點(diǎn)允許零署名。比較“-0.0 < 0.0”是錯的，但“signbit (-0.0)”會返回一個(gè)非零值。

33

double sin (double __x)

sin()函數(shù)返回x的正弦值，以弧度為單位。

34

double sinh (double __x)

sinh()函數(shù)返回x的雙曲正弦。

35

double sqrt (double __x)

sqrt()函數(shù)返回x的非負(fù)平方根。

36

double square (double __x)

square()函數(shù)返回x * x。

注意 ? 此函數(shù)不屬于C標(biāo)準(zhǔn)定義。

37

double tan (double __x)

tan()函數(shù)返回x的正切值，以弧度為單位。

38

double tanh ( double __x)

tanh()函數(shù)返回x的雙曲正切。

39

double trunc (double __x)

trunc()函數(shù)將x四舍五入為最近的整數(shù)，不大于絕對值。


例子

以下示例顯示如何使用最常用的math.h庫函數(shù)： 

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() {

}

結(jié)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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