使用 PHP 的内置数学函数探索三角学、随机数生成等

引言

PHP 是一种流行的编程语言，用于 Web 开发、服务器端编程等多个领域。除了基本的控制流、函数、数组等功能外，PHP 还内置了许多数学函数，如三角函数、指数函数、随机数生成等函数。这些函数对于一些数值计算、模拟等应用场景非常有用。本文主要介绍 PHP 中的内置数学函数，重点探究三角函数、随机数生成等用法。

1. 三角函数

1.1. sin(), cos(), tan()

PHP 内置了三角函数 sin(), cos(), tan()，用于计算正弦、余弦、正切值。这些函数接受一个参数，表示角度值，返回对应的三角函数值。示例代码如下：

$angle = 30;  // 角度值为 30 度
$rad = deg2rad($angle);  // 把角度转换为弧度
$sin_value = sin($rad);  // 计算正弦值
$cos_value = cos($rad);  // 计算余弦值
$tan_value = tan($rad);  // 计算正切值
echo "sin($angle) = $sin_value\n";
echo "cos($angle) = $cos_value\n";
echo "tan($angle) = $tan_value\n";

注意：PHP 中 trigonometric functions 接收的是弧度制，而不是角度制，因此需要先把角度转换为弧度。上面的代码使用了 deg2rad() 函数将角度转换为弧度。这里输出的结果分别为：

sin(30) = 0.5

cos(30) = 0.86602540378444
tan(30) = 0.57735026918963

结果的精度受到 PHP 的内置类型精度的限制，因此可能存在舍入误差，需要根据实际应用情况进行取舍。

1.2. asin(), acos(), atan()

PHP 中还有一系列反三角函数，如 asin(), acos(), atan()，用于计算正弦、余弦、正切函数值的反函数，即求对应的角度值。下面的示例代码使用 asin() 函数计算正弦值为 0.5 对应的角度值：

$sin_value = 0.5;
$angle = rad2deg(asin($sin_value));  // 计算反正弦值，并把弧度转换为角度
echo "angle = $angle\n";

上面的代码输出的结果为：

angle = 30

说明正弦值为 0.5 对应的角度为 30 度。

2. 随机数生成

PHP 内置了几个随机数生成函数，如 rand(), mt_rand(), uniqid() 等。下面对这些函数做简单介绍。

2.1. rand()

rand() 函数用于生成指定范围内的随机整数，调用方式为：

$num = rand($min, $max);  // 生成 $min 和 $max 之间的随机整数

例如，要生成 0 到 100 之间的随机数，可以使用如下代码：

$num = rand(0, 100);
echo "Random number: $num\n";

注意：rand() 函数生成的随机数并不是真正的随机数，而是伪随机数，它们是通过某种算法生成的随机数序列，因此在同样的种子下，每次生成的序列都是一样的。如果需要生成更加随机的数，可以使用 mt_rand() 函数。

2.2. mt_rand()

mt_rand() 函数与 rand() 函数类似，用于生成随机整数，不过它生成的是 Mersenne Twister 这个伪随机算法生成的随机数。mt_rand() 与 rand() 的用法相同，调用方式为：

$num = mt_rand($min, $max);  // 生成 $min 和 $max 之间的随机整数

例如，生成 0 到 100 之间的随机整数，使用 mt_rand() 函数如下所示：

$num = mt_rand(0, 100);
echo "Random number: $num\n";

2.3. uniqid()

uniqid() 函数用于生成唯一的字符串，可以用于作为 ID、文件名等。该函数有两个参数，分别是前缀和布尔值，前缀用来指定生成的字符串的前缀，而布尔值用于决定是否加上微秒数。调用方式为：

$uniqid = uniqid($prefix, $more_entropy);  // 生成唯一 ID

例如，生成一个以 "php_" 为前缀的唯一 ID，调用 uniqid() 函数如下：

$prefix = "php_";
$uniqid = uniqid($prefix, true);
echo "Unique ID: $uniqid\n";

注意：使用 uniqid() 函数生成的字符串并不是真正的随机数，因此可能会出现重复的情况。另外，加上微秒数可以减少生成重复 ID 的概率。

总结

本文介绍了 PHP 内置的一些数学函数，如三角函数、随机数生成等。这些函数可以在数值计算、模拟等应用场景中发挥重要作用。需要注意的是，这些函数有时会受到 PHP 内置类型精度的限制，因此需要针对实际应用情况进行取舍。