C言語逆三角関数入門：asin/acos/atanで角度を求める方法

#include <math.h>

double asin(double x);   // 浮動小数点(double)版
float asinf(float x);    // float版
long double asinl(long double x);  // long double版

#include <stdio.h>
#include <math.h>

// 値を [-1.0, 1.0] にクランプする関数
double clamp_to_unit(double x) {
    if (x < -1.0) return -1.0;
    if (x >  1.0) return  1.0;
    return x;
}

int main(void) {
    double x = 1.0000001;     // 計算誤差で少しだけ範囲を超えた値
    double s = clamp_to_unit(x);
    double rad = asin(s);

    printf("元の値   : %.7f\n", x);
    printf("クランプ : %.7f\n", s);
    printf("asin(s)  : %.7f [rad]\n", rad);

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <math.h>

// ラジアンから度への変換関数
double rad2deg(double rad) {
    return rad * 180.0 / M_PI;
}

// 度からラジアンへの変換関数
double deg2rad(double deg) {
    return deg * M_PI / 180.0;
}

int main(void) {
    double rad = M_PI / 2.0;  // 90度に相当するラジアン
    double deg = rad2deg(rad);

    printf("rad = %.6f [rad]\n", rad);
    printf("deg = %.6f [deg]\n", deg);

    // 度からラジアンに戻してみる
    double rad_back = deg2rad(deg);
    printf("rad_back = %.6f [rad]\n", rad_back);

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <math.h>

double rad2deg(double rad) {
    return rad * 180.0 / M_PI;
}

int main(void) {
    double hyp = 10.0;   // 斜辺の長さ
    double opp = 3.0;    // 対辺(高さ)の長さ

    // sinθ = opp / hyp より、θ = asin(opp / hyp)
    double ratio = opp / hyp;
    double rad = asin(ratio);     // 角度(ラジアン)
    double deg = rad2deg(rad);    // 角度(度)

    printf("対辺 = %.2f, 斜辺 = %.2f\n", opp, hyp);
    printf("opp/hyp = %.4f\n", ratio);
    printf("θ = %.6f [rad]\n", rad);
    printf("θ = %.6f [deg]\n", deg);

    return 0;
}

#include <math.h>

double acos(double x);   // 浮動小数点(double)版
float acosf(float x);    // float版
long double acosl(long double x);  // long double版

#include <stdio.h>
#include <math.h>

// 2次元ベクトル構造体
typedef struct {
    double x;
    double y;
} Vec2;

// ベクトルの内積を計算
double dot(Vec2 a, Vec2 b) {
    return a.x * b.x + a.y * b.y;
}

// ベクトルの長さ(ノルム)を計算
double length(Vec2 v) {
    return sqrt(v.x * v.x + v.y * v.y);
}

// ラジアン→度
double rad2deg(double rad) {
    return rad * 180.0 / M_PI;
}

int main(void) {
    Vec2 v1 = {1.0, 0.0};   // x軸方向の単位ベクトル
    Vec2 v2 = {1.0, 1.0};   // 45度方向のベクトル

    double dot_v = dot(v1, v2);
    double len_v1 = length(v1);
    double len_v2 = length(v2);

    double cos_theta = dot_v / (len_v1 * len_v2);

    // 計算誤差対策として [-1.0, 1.0] にクランプ
    if (cos_theta > 1.0)  cos_theta = 1.0;
    if (cos_theta < -1.0) cos_theta = -1.0;

    double rad = acos(cos_theta);
    double deg = rad2deg(rad);

    printf("v1 = (%.2f, %.2f)\n", v1.x, v1.y);
    printf("v2 = (%.2f, %.2f)\n", v2.x, v2.y);
    printf("内積 v1・v2 = %.4f\n", dot_v);
    printf("|v1| = %.4f, |v2| = %.4f\n", len_v1, len_v2);
    printf("cosθ = %.6f\n", cos_theta);
    printf("θ = %.6f [rad]\n", rad);
    printf("θ = %.6f [deg]\n", deg);

    return 0;
}

// cos値を [-1.0, 1.0] にクランプするユーティリティ
double clamp_cos(double c) {
    if (c > 1.0)  return 1.0;
    if (c < -1.0) return -1.0;
    return c;
}

#include <math.h>

double atan(double x);   // 浮動小数点(double)版
float atanf(float x);    // float版
long double atanl(long double x);  // long double版

#include <math.h>

double atan2(double y, double x);   // 浮動小数点(double)版
float atan2f(float y, float x);     // float版
long double atan2l(long double y, long double x);  // long double版

#include <stdio.h>
#include <math.h>

double rad2deg(double rad) {
    return rad * 180.0 / M_PI;
}

int main(void) {
    // プレイヤーと敵の座標
    double px = 0.0, py = 0.0;
    double ex = 3.0, ey = 4.0;

    // プレイヤーから敵へのベクトル
    double dx = ex - px;
    double dy = ey - py;

    // atan2で角度を求める (x軸正方向を0度とし、反時計回りに正)
    double rad = atan2(dy, dx);
    double deg = rad2deg(rad);

    printf("player = (%.1f, %.1f)\n", px, py);
    printf("enemy  = (%.1f, %.1f)\n", ex, ey);
    printf("d = (dx, dy) = (%.1f, %.1f)\n", dx, dy);
    printf("θ = %.6f [rad]\n", rad);
    printf("θ = %.6f [deg]\n", deg);

    return 0;
}

#include <math.h>

// 角度(ラジアン)を [-π, π) の範囲に正規化する
double normalize_rad_mpi_pi(double rad) {
    // fmodで 2π の剰余を取る
    rad = fmod(rad + M_PI, 2.0 * M_PI);
    if (rad < 0.0) {
        rad += 2.0 * M_PI;
    }
    return rad - M_PI;
}

// 角度(ラジアン)を [0, 2π) の範囲に正規化する
double normalize_rad_0_2pi(double rad) {
    rad = fmod(rad, 2.0 * M_PI);
    if (rad < 0.0) {
        rad += 2.0 * M_PI;
    }
    return rad;
}

#include <math.h>

// 角度(度)を [0, 360) の範囲に正規化する
double normalize_deg_0_360(double deg) {
    deg = fmod(deg, 360.0);
    if (deg < 0.0) {
        deg += 360.0;
    }
    return deg;
}

#include <stdio.h>
#include <math.h>

double rad2deg(double rad) {
    return rad * 180.0 / M_PI;
}

double normalize_deg_0_360(double deg) {
    deg = fmod(deg, 360.0);
    if (deg < 0.0) {
        deg += 360.0;
    }
    return deg;
}

int main(void) {
    double rad = atan2(-1.0, -1.0);  // 第3象限
    double deg = rad2deg(rad);
    double norm_deg = normalize_deg_0_360(deg);

    printf("atan2(-1, -1) = %.6f [rad]\n", rad);
    printf("deg          = %.6f [deg]\n", deg);
    printf("norm_deg     = %.6f [deg]\n", norm_deg);

    return 0;
}