java绘制波形图和解析波形图 java 波动数据处理

在解决实际问题时，对数字的处理是非常普遍的，如数学问题、随机问题、商业货币问题、科学计数问题等。为了应对以上问题，Java提供了处理相关问题的类，包括DecimalFormat类（用于格式化数字）、Math类（为各种数学计算提供了工具方法）、Random类（为Java处理随机数问题提供了各种方法）、BigInteger类与BigDecimal类（为所有的大数字的处理提供了相应的数学运算操作方法）。

一 数字格式化

　数字的格式化在解决实际问题时使用非常普遍，如表示某超市的商品价格，需要保留两位有效数字。Java主要对浮点型数据进行数字格式化操作，其中浮点型数据包括double型和float型数据，在Java中使用java.text.DecimalFormat类格式化数字。

　在Java中没有格式化的数据遵循以下原则：　

　　如果数据绝对值大于0.001并且小于10000000，Java将以常规小数形式表示。　

　　如果数据绝对值小于0.001或者大于10000000，使用科学计数法表示。

　由于上述输出格式不能满足解决实际问题的要求，通常使用DecimalFormat类将结果格式化为指定形式后输出。

　DecimalFormat是NumberFormat的一个子类，用于格式化十进制数字。它可以将一些数字格式化为整数、浮点数、科学计数法、百分数等。通过使用该类可以为要输出的数字加上单位或控制数字的精度。一般情况下可以在实例化DecimalFormat对象时传递数字格式，也可以通过DecimalFormat类中的applyPattern()方法来实现数字格式化。当格式化数字时，在DecimalFormat类中使用一些一些特殊字符构成一个格式化模板，使数字按照一定的特殊字符规则进行匹配。下表中列举了格式化模板中的特殊字符及其所代表的含义。

　在项目中创建DecimalFormatSimpleDemo类，在类中分别定义SimgleFormat()方法和UseApplyPatternMethodFormat()方法实现两种格式化数字的方式。

import java.text.DecimalFormat;

public class DecimalFormatSimpleDemo{
	static public void SimgleFormat(String pattern, double value){
		DecimalFormat myFormat = new DecimalFormat(pattern);
		String output = myFormat.format(value);
		System.out.println(value + " " + pattern + " " + output);
	}

	static public void UseApplyPatternMethodFormat(String pattern, double value){
		DecimalFormat myFormat = new DecimalFormat();
		myFormat.applyPattern(pattern);
		System.out.println(value + " " + pattern + " " + myFormat.format(value));
	}

	public static void main(){
		SimgleFormat("", 123456.789);
		SimgleFormat("", 123456.789);
		SimgleFormat("", 123.78);  
		UseAppyPatternMethod("", 0.789);
		UseApplyPatternMethodFormat("", 123456.789);
		UseApplyPatternMethodFormat("", 0.789);
	}
}

执行结果如下：

　数字格式化在本实例中可以看到，代码的第一行使用import关键字将java.text.DecimalFormat这个类包含进来，这是首先告知系统下面的代码将使用到DecimalFormat类；然后定义两个格式化数字的方法，这两个方法的参数个数都为两个，分别代表数字格式化模板和具体需要格式化的数字，虽然这两个方法都可以实现格式化数字的操作，但使用的方式有所不同，SimgleFormat()方法是在实例化DecimalFormat对象时设置数字格式化模板，而UseApplyPatternMethodFormat()方法是在实例化DecimalFormat对象后调用applyPattern()方法设置数字格式化模板；最后在主方法中根据不同形式模板格式化数字。在结果中可以看到以“0”特殊字符构成的模板进行格式化时，当数字某位不存在时，将显示0；而以“#”特殊字符构成的模板进行格式化操作时，格式化后的数字位数与数字本身的位数一致。

　在DecimalFormat类中除了可以设置格式化模式来格式化数字之外，还可以使用一些特殊方法对数字进行格式化设置。例如：

DecimalFormat myFormat = new DecimalFormat();
myFormat.setGroupingSize(2);
myFormat.setGroupingUsed(false);

在上述代码中，setGroupingSize()方法设置格式化数字的分组大小，setGroupingUsed()方法设置是否可以对数字进行分组操作。

二 数学运算
　在Java语言中提供了一个执行数学基本运算的Math类，该类包括常用的数学运算方法，如三角函数方法、指数函数方法、对数函数方法、平方根函数方法等一些常用数学函数，除此之外还提供了一些常用的数学常量，如PI、E等。
　2.1 Math类
　在Math类中提供了众多数学函数方法，主要包括三角函数方法、指数函数方法、取整函数方法、取最大值、最小值以及平均值函数方法，这些方法都被定义为static形式。除了函数方法之外还存在一些常用数学常量，如PI、E等，这些数学常量作为Math类的成员变量出现。可以使用如下形式调用：

Math.数学方法
Math.PI
Math.E

2.2 常用数学方法
　在Math类中的常用数学运算方法较多，大致可以将其分为4大类别，分别为三角函数方法、指数函数方法、取整函数方法以及取最大值、最小值和绝对值函数方法。
　2.2.1．三角函数方法
　在Math类中包含的三角函数方法如下：　
　　publicstaticdoublesin(doublea)：返回角的三角正弦。　
　　publicstaticdoublecos(doublea)：返回角的三角余弦。　
　　publicstaticdoubletan(doublea)：返回角的三角正切。　
　　publicstaticdoubleasin(doublea)：返回一个值的反正弦。　
　　publicstaticdoubleacos(doublea)：返回一个值的反余弦。　
　　publicstaticdoubleatan(doublea)：返回一个值的反正切。　
　　publicstaticdoubletoRadians(doubleangdeg)：将角度转换为弧度。
　　publicstaticdoubletoDegrees(doubleangrad)：将弧度转换为角度。
　以上每个方法的参数和返回值都是double型的。将这些方法的参数的值设置为double型是有一定道理的，参数以弧度代替角度来实现，其中1°等于π/180弧度，所以180°可以使用π弧度来表示。除了可以获取角的正弦、余弦、正切、反正弦、反余弦、反正切之外，Math类还提供了角度和弧度相互转换的方法toRadians()和toDegrees()。但需要注意的是，角度与弧度的转换通常是不精确的。
　例如：

public class TrigonometricFunction{
	public static void main(String[] args){
		System.out.println("90 度的正弦值：" + Math.sin(Math.PI/2));
		System.out.println("0 度的余弦值：" + Math.cos(0));
		System.out.println("60度的正切值：" + Math.tan(Math.PI/3));
		System.out.println("2的平方根与2商的反弦值：" + Math.asin(Math.sqrt(2)/2));
		System.out.println("2的平分根与2商的反余弦值：" + Math.acos(Math.sqrt(2)/2));
		System.out.println("1的反正切值：" + Math.atan(1));
		System.out.println("120度的弦度值：" + Math.toRadians(120.0));
		System.out.println("PI/2的角度值：" + Math.toDegress(Math.PI/2));
	}
}

运行结果如下：

　2.2.2．指数函数方法

　在Math类中包含的指数函数方法如下：

　　public static double exp(double a): 用于获取e的a次方，即取e^a。

　　public static double log(double a): 用于取自然对数，即取lna的值。

　　public static double log10(double a): 用于取底数为10的对数。

　　public static double sqrt(double a): 用于取a的平方根，其中a的值不能为负值。

　　public static double cbrt(double a): 用于取a的立方根。

　　public static double pow(double a,double b): 用于取a的b次方。

　指数运算包括求方根，取对数以及求n次方的运算。

　2.2.3 取整函数方法

　　public static double ceil(double a): 返回大于等于参数的最小整数。

　　public static double floor(double a): 返回小于等于参数的最大整数。

　　public static double rint(double a): 返回与参数最接近的整数，如果两个同为整数且同样接近，则结果取偶数。

　　public static int round(float a): 将参数加上0.5后返回与参数最近的整数。

　　public static long round(double a): 将参数加上0.5后返回与参数最近的整数，然后强制转换为长整型。

　2.2.3 取最大值、最小值、绝对值函数方法

　　public static double max(double a,double b): 取a与b之间的最大值。

　　public static int min(int a,int b): 取a与b之间的最小值，参数为整数。

　　public static long min(long a,long b): 取a与b之间的最小值，参数为长整型。

　　public static float min(float a,float b): 取a与b之间的最小值，参数为浮点型。

　　public static double min(double a,double b): 取a与b之间的最小值，参数为双精度型。

　　public static int abs(int a): 返回整数参数的绝对值。

　　public static long abs(long a): 返回长整型参数的绝对值。

　　public static float abs(float a): 返回浮点型参数的绝对值。

　　public static double abs(double a): 返回双精度型参数的绝对值。三 随机数

　Java中主要提供了两种方式产生随机输，分别为调用Math类的random()方法和Random类提供的产生各种数据类型随机数的方法。

　3.1 Math.random()方法

　在Math类中存在一个random()方法，用于生成大于等于0.0小于1.0的double型随机数，即 0 <= Math.random() < 1.0 。通过在Math.random()语句上进行处理，可以产生任意范围的随机数。如下图所示：

　如下例所示：

public class MathRondom{
	public static int GetEventNum(double num1, double num2){
		int s = (int)num1 + (int)(Math.random() * (num2-num1));
		if (s % 2 == 0){
			return s;
		}else
			return s + 1;
	}
	public static void main(String[] args){
		System.out.println("任意一个2~32之间的偶数：" + GetEventNum(2, 32));
	}
}

结果如下：

　使用Math类的random()方法也可以随机生成字符，可以使用如下代码生成a~z之间的字符。

(char)('a' + Math.random() * ('z' - 'a' + 1));

从上式推理出，任意两个字符之间的随机字符，可以使用一下语句表示：

(char)(char1 + Math.random() * (char2 - char1 + 1));

random()方法返回的值实际上是伪随机数。该方法通过当前时间作为随机数生产器的参数，所有每次执行程序都会产生不同的随机数。
　3.2 Random类
　除了Math类的random()方法可以获取随机数，Java提供了java.util.Random类。可以通过实例化一个Random对象创建一个随机数生成器。语法如下：

Random r = new Random();

以这种方式实例化对象时，Java编译器以系统当前时间作为随机数生产器的种子，因为每时每刻的时间不同，所有产生的随机数将不同。但如果运行速度太快，也会产生两次运行结果相同的随机数。
　在Random类中提供了获取各种数据类型随机数的方法，下面几个为常用方法：
　public int nextInt()：返回一个随机整数。
　public int nextInt(int n)：返回大于等于1小于n的随机整数。
　public long nextLong()：返回一个随机长整型值。
　public boolean nextBoolean()：返回一个随机布尔型值。
　public float nextFloat()：返回一个随机浮点型值。
　public double nextDouble()：返回一个随机双精度型值。
　public double nextGaussian()：返回一个概率密度为高斯分布的双精度值。