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如何在Golang中使用math计算数学函数_实现基本运算和数学公式
Go 语言 math 包提供 float64 类型的浮点数数学函数,涵盖基础运算、三角/双曲函数、特殊值处理及实用公式实现,需导入 "math" 且注意 NaN/Inf 检查。

Go 语言的 math 包提供了丰富的浮点数数学函数,适用于科学计算、工程建模、图形处理等场景。它不支持整数直接运算(需先转为 float64),所有函数均以 float64 为输入输出类型。

基础算术与常用函数

math 包封装了标准数学库中的核心功能,如绝对值、幂运算、开方、对数、三角函数等。使用前需导入:

import "math"

常见用法示例:

  • 绝对值math.Abs(-3.14)3.14
  • 平方根math.Sqrt(16)4.0(负数返回 NaN
  • 幂运算math.Pow(2, 3)8.0(底数为负且指数非整数时结果可能为 NaN
  • 自然对数math.Log(2.71828) → 约 1.0math.Log10(100)2.0
  • 最大/最小值math.Max(3.5, 2.9)3.5math.Min(3.5, 2.9)2.9

三角与双曲函数

所有角度单位均为弧度,需用 math.Pimath.DegreesToRadians()(Go 1.23+)转换。常见操作:

  • 正弦/余弦/正切math.Sin(math.Pi / 2) → 约 1.0math.Cos(0)1.0
  • 反三角函数math.Asin(1)π/2math.Atan2(y, x) 更安全,可正确处理象限(如 math.Atan2(1, 1) 返回 π/4)
  • 双曲函数math.Sinh(0)0.0math.Cosh(0)1.0

特殊值与误差处理

math 函数对非法输入返回特殊浮点值,应主动检查:

  • math.IsNaN(x) 判断是否为 NaN(如 math.Sqrt(-1)
  • math.IsInf(x, 0) 检查是否为 ±∞(如 math.Log(0)-Inf
  • math.NaN()math.Inf(1) 可用于生成特殊值
  • 避免直接用 == 比较 NaNNaN == NaNfalse),始终用 IsNaN()

实用公式实现示例

以**两点间欧氏距离**和**高斯分布概率密度函数(PDF)** 为例:

欧氏距离(二维):

func distance(x1, y1, x2, y2 float64) float64 {
    dx := x1 - x2
    dy := y1 - y2
    return math.Sqrt(dx*dx + dy*dy)
}

高斯 PDF(均值 μ,标准差 σ):

func gaussianPDF(x, mu, sigma float64) float64 {
    if sigma <= 0 {
        return 0 // 无效参数
    }
    coefficient := 1 / (sigma * math.Sqrt(2*math.Pi))
    exponent := -0.5 * math.Pow((x-mu)/sigma, 2)
    return coefficient * math.Exp(exponent)
}

注意:涉及 math.Exp 的大负数指数会下溢为 0,属正常行为。