【JavaSE专栏8】运算符、表达式和语句

一、运算符是什么

运算符是提供计算功能的，如何编程语言都有自己的运算符，Java 语言也不例外，例如 +、-、*、/ 等。

大部分的运算符及其计算模式，同学们在小学、中学都已经学过，比如加减乘除的就没有必要再提。

同学们需要注意以下两点：

1. 我们学过的运算符和 Java 语言的对应运算符，可能有变化。比如 / 为除法运算符，% 为取余运算符。
2. 对于各种数学 / 物理公式，需要转换为 Java 编译器能够识别的形式。例如开根号的运算，需要写成 Math.sqrt(x)。
3. 等号 = 在 Java 中是赋值运算符，不再是相等的意思，赋值运算符的功能是将右边表达式的求值结果保存到左边的变量，比如 x = 5。

二、表达式和语句是什么？

运算符加上运算数形成的字符串就是表达式。

能够完成一条具体指令或操作的语法单位就是语句，语句一般以一个表达式加上分号 ; 形成。

三、算术运算符

算术运算符是能对各种整数、浮点数进行计算的运算符，如下表所示。

同学们在学习算术运算符时，需要注意以下 5 点：

1. - 运算符既可以是单目运算符，也可以是双目运算符。
2. 当 / 运算符的两个运算数都是整数时，会自动变为整数取余，比如 9 / 2 = 4，而不是 4.5。
3. % 时取余运算符，不是百分比，如 9 % 5 = 4。
4. ++ 和 -- 是自加运算符和自减运算符，即单目运算符。如果放在变量前面是先递增再参与运算，如果放在变量后面则先参与运算再自增。
5. += 是复合赋值运算符，可以同等转换为另外的运算符，可以理解为简写。

四、关系运算符

关系运算符是用来比较两个运算数的大小、判断是否相等，如下表所示。

同学们在学习关系运算符时，需要注意以下 2 点：

1. 以上关系运算符和日常生活中用到的有不同之处，比如 ==，判断相等用 == 而不是 =。
2. 关系表达式的计算结果是逻辑值，也就是 true 或 false。

五、逻辑运算符

逻辑运算符是用来做命题运算，Java 中的逻辑运算符如下表所示。

同学们在学习逻辑运算符时，需要注意以下 5 点：

1. & 为逻辑与运算符，是 并且 的意思，如果两个条件都成立则成立，否则不成立。
2. | 为逻辑或运算符，是 或者 的意思，如果两个条件有一个成立则成立，如果都不成立则结果为不成立。
3. ^ 为逻辑异或运算符，参与运算的两个命题必须相异，如果两个条件相互不一样则成立，否则不成立。
4. ! 为逻辑非运算符，是单目运算符，可以将 true 改为 false，或者将 false 改为 true。
5. && 和 || 是短路与、短路或运算符，通常用于复杂表达式的求值。同学们需要注意，如果前者命题已经将结果确定，则不进行后者命题的判断。比如 3 > 6 && 99 > 77 表达式，已知前者子表达式不满足，就不再对 99 > 77 进行判断，这也是考试经常考察的知识点。

六、位运算符

位运算符是将常量或变量，以二进制的方式，按位进行逻辑运算或移位计算，通常将 0 看为 false，将 1 看为 true，如下表所示。

同学们在学习位运算符时，需要注意以下 4 点：

1. ~ 运算符是按位进行取反，比如 12 转为二进制为 1100，逐位取反后为 0011，即 ~ 12 等于 3。
2. & 按位进行与运算，如下所示。

10101
&01110
------
 00100

3. | 按位进行或运算，如下所示。

10101
|01110
------
 11111

4. ^ 按位进行异或运算，如下所示。

10101
^01110
------
 11011

七、其他运算符

除了上述运算符之外，还有三类其他运算符，分别为条件运算符、instanceof 运算符 和 字符串连接运算符。

7.1 条件运算符

条件运算符的格式如下：

条件表达式 ？ 表达式 1 ： 表达式 2

如果条件表达式的值为 true，则取表达式 1 的值，否则取表达式 2 的值。

比如判断学生成绩等级，设学生成绩为 X。

X >= 60 ? “合格” ： “不合格”

7.2 instanceof 运算符

instanceof 运算符用于测试某一实例对象是否属于指定类型，返回布尔值。

实例对象 instanceof 类名 / 接口名

提示：关于类和接口的知识将在后续课时中阐述，你只需要了解有 instanceof 这个运算符即可。

7.3 字符串连接运算符

使用字符串连接运算符可以将多个连接符连接起来。

如果一个字符串和非字符串进行 + 运算，Java 会自动将其他类型转换为字符串，如下所示。

public class Main {
    private static final int MAX_SIZE = 10;
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("aa" + "bb");
        System.out.println("1" + 9);
        System.out.println(9 + "1");
        System.out.println(9 + 1 + "1");
        System.out.println(9 + "1" + 1);
    }
}

输出结果如下：

aabb
19
91
101
911

八、运算符优先级

在含有多个运算符的表达式中，这些运算符按照一定的优先级进行运算。

在 Java 中，单目运算符优先级高于多目运算符；算数运算符优先级高于关系运算符；关系运算符优先级高于逻辑运算符；逻辑运算符优先级高于赋值运算符。

总体优先级如下所示，优先级值越小越优先，同等级则按照从左往右的顺序执行。

• 优先级 1：圆括号、下标运算符、点运算符
  
• 优先级 2：逻辑非运算符、按位取反、自增、自减、负号、类型转换
  
• 优先级 3：乘法、触发、取余
  
• 优先级 4：加法、减法
  
• 优先级 5：左移、右移运算符
  
• 优先级 6：关系运算符
  
• 优先级 7：等于、不等于
  
• 优先级 8：逻辑与或、逻辑异或、逻辑或、按位与、按位异或、按位或
  
• 优先级 9：短路与、短路或
  
• 优先级 10：条件运算符
  
• 优先级 11：对象实例判断
  
• 优先级 12： 赋值运算符、符合赋值运算符
  

九、课时总结

在本课时中，首先接触了 Java 运算符、表达式和语句的基本概念，接着依次学习了算数运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符、条件运算符等知识，最后总结了多类运算符的优先级顺序。在下节课时将讲解 Java 注释的使用方式。