Matematické funkce

C i C++ je jako většina programovacích jazyků vybavena knihovnou s nejběžnějšími matematickými funkcemi. Tyto funkce můžeme nalézt v knihovnách <math.h>, <stdlib.h> pro jazyk C a v knihovnách <cmath>, <cstdlib> pro jazyk C++. Zde pro přehled uvedeme ty nejpoužívanější z nich.

Absolutní hodnota je funkce, která má v jazycích C/C++ dvě varianty: celočíselnou v knihovách <stdlib.h>/<cstdlib> a s plovoucí čárkou v knihovnách <math.h>/<cmath>. V moderních implementacích (od C++17) stačí includovat pouze jednu z uvedených knihoven a lze pak používat funkci std::abs() jak pro datové typy s plovoucí čárkou, tak i celočíselné (je přetížená).

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
 
int main()
{
  int x = -42;
  double y = 6.34;
 
  int ax = abs(x);
  double ay = fabs(ay);
 
  printf("|%d| = %d\n", x, ax);
  printf("|%f| = %f\n", y, ay);
 
  return 0;
}

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cmath>
 
int main()
{
  int x = -42;
  double y = 6.34;
 
  int ax = std::abs(x);
  double ay = std::abs(ay);
 
  std::printf("|%d| = %d\n", x, ax);
  std::printf("|%f| = %f\n", y, ay);
 
  return 0;
}

Pokud chceme například vypočítat jen X², stačí double xna2 = x * x; – není třeba využívat sofistikovanou matematickou funkci. Pro složitější mocniny se hodí C funkce double pow(double zaklad, double exponent), případně float powf(float zaklad, float exponent) nebo plně přetížená C++11 funkce std::pow(), která umožňuje operandy všech číselných typů, včetně různého typu mezi operandy.

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h>
 
int main()
{
  double x = 2;
  double y = 6;
  double vysl = pow(x, y); 
 
  printf("%f^%f = %lf\n", x, y, vysl);
 
  return 0;
}

Pro výpočet druhé odmocniny slouží knihovní funkce double sqrt(double cislo), případně float sqrtf(float cislo), nebo přetíženou funkci std::sqrt(). Pro hledání odmocnin s vyšším odmocnitelem lze použít funkci pow() s exponentem ve formátu zlomku.

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h>
 
int main()
{
  double x = 169;
  double vysl = sqrt(x); 
 
  printf("Odmocnina z %f je %lf\n", x, vysl);
 
  return 0;
}

Aby jsme mohli použít knihovní konstantu pro číslo pi, pojmenovanou M_PI je třeba před samotným includováním matematické knihovny definovat symbol matematických konstant - viz ukázka.

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#define _USE_MATH_DEFINES
#include <math.h>
 
int main()
{
  printf("Pi = %f\n", M_PI);
 
  return 0;
}

Všechny goniometrické funkce v knihovně jazyka C pracují s úhly v radiánech v datovém typu double. Pokud je potřeba použít úhel v datovém typu float, lze na konec názvu funkce přidat f (cos → cosf). Jako obvykle jsou k dispozici i přetížené funkce jazyka C++, které jsou uloženy v namespace std::.

Konkrétní rozsahy výstupních hodnot inverzních funkcí doporučujeme předem prostudovat v referenční příručce - viz Odkazy.

• Přehled knihovny <math.h>
• Common mathematical functions - C reference
• Common mathematical functions - C++ reference