Math.js 使用教程

Math.js 是 JavaScript 生态里最强大、通用的数学计算库，核心解决原生 Math 功能弱、精度差、无表达式解析、不支持复数/矩阵/单位等痛点。

一、核心定位与优势

兼容浏览器 & Node.js，无外部依赖
支持：高精度数、复数、分数、单位、矩阵、符号计算
内置表达式解析器（字符串公式直接算）
API 友好，兼容原生 Math 用法

二、安装与引入

1. npm（推荐）

bash 复制代码

npm install mathjs

javascript 复制代码

// 全量引入
import { create, all } from 'mathjs'
const math = create(all)

// 或按需引入（更轻量）
import { add, sqrt, evaluate } from 'mathjs'

// 纯 number 轻量版（无复数/高精度，性能高）
import { add } from 'mathjs/number'

2. 浏览器 CDN

html 复制代码

<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjs/lib/browser/math.js"></script>
<script>
  console.log(math.add(2,3)) // 5
</script>

三、基础用法

1. 常用函数（对标原生 Math）

javascript 复制代码

math.add(2, 3)          // 5  加法
math.subtract(7, 3)     // 4  减
math.multiply(2, 8)     // 16 乘
math.divide(9, 3)       // 3  除
math.pow(2, 10)         // 1024
math.sqrt(-4)           // 2i 复数支持
math.sin(math.pi / 2)   // 1
math.log(1000, 10)      // 3
math.round(math.e, 3)   // 2.718

2. 表达式解析（最强特性）

javascript 复制代码

math.evaluate('sqrt(3^2 + 4^2)')        // 5
math.evaluate('1.2 * (2 + 4.5)')         // 7.8
math.evaluate('12.7 cm to inch')        // 5 inch（单位换算）
math.evaluate('sin(45 deg) ^ 2')        // 0.5
math.evaluate('det([-1,2;3,1])')         // -7（矩阵行列式）

3. 链式调用

javascript 复制代码

math.chain(3)
    .add(4)    // 7
    .multiply(2) // 14
    .done()    // 14

四、高级数据类型

1. 复数

javascript 复制代码

const c1 = math.complex(2, 3)  // 2 + 3i
const c2 = math.complex('1-2i')
math.add(c1, c2) // 3 + i

2. 分数（避免浮点误差）

javascript 复制代码

const f1 = math.fraction(1, 3)
const f2 = math.fraction(1, 6)
math.add(f1, f2) // 1/2

3. 矩阵 / 线性代数

javascript 复制代码

const A = math.matrix([[1,2],[3,4]])
math.det(A)        // -2（行列式）
math.inv(A)        // 逆矩阵
math.multiply(A, A) // 矩阵平方

4. 单位换算

javascript 复制代码

math.evaluate('1 meter to inch')  // 39.37...
math.evaluate('1 kg to lb')       // 2.204...

5. 符号计算（求导、化简）

javascript 复制代码

math.derivative('x^2 + x', 'x')  // 2x + 1
math.simplify('x + x + x')       // 3x

五、精度控制（BigNumber）

解决 JS 浮点数精度问题（如 0.1+0.2≠0.3）：

javascript 复制代码

const math = create(all, {
  number: 'BigNumber' // 默认用高精度
})
math.add(0.1, 0.2) // 0.3（精确）

六、典型应用场景

前端计算器、公式编辑器
科学计算、数据可视化、图表
单位换算、几何/物理计算
低代码平台的动态公式引擎
教育类数学工具

七、与原生 Math 对比

特性	原生 JS Math	Math.js
精度	双精度浮点	BigNumber/高精度
数据类型	仅数字	复数、分数、矩阵、单位
表达式解析	❌	✅ 字符串直接解析
符号计算	❌	✅ 求导、化简
线性代数	❌	✅ 矩阵、行列式、逆矩阵
单位换算	❌	✅ 内置大量单位

八、快速上手示例（完整）

javascript 复制代码

import { create, all } from 'mathjs'
const math = create(all)

// 1. 基础计算
console.log(math.evaluate('sqrt(3^2 + 4^2)')) // 5

// 2. 复数
console.log(math.sqrt(-4).toString()) // 2i

// 3. 矩阵
const m = math.matrix([[1,2],[3,4]])
console.log(math.det(m)) // -2

// 4. 符号求导
console.log(math.derivative('x^3', 'x').toString()) // 3x^2