Java的第二篇文章——基本数据类型和运算符

第二章 Java基础知识（补充）

1.计算机如何存储数据

1.1 进制（了解）

1.1.1 进制的分类

（1）十进制： 数字组成：0-9 进位规则：逢十进一

（2）二进制： 数字组成：0-1 进位规则：逢二进一

十进制的256，二进制：100000000，为了缩短二进制的表示，又要贴近二进制，在程序中引入八进制和十六进制

（3）八进制：很少使用 数字组成：0-7 进位规则：逢八进一

与二进制换算规则：每三位二进制是一位八进制值

（4）十六进制 数字组成：0-9，a-f 进位规则：逢十六进一

与二进制换算规则：每四位二进制是一位十六进制值

1.1.2 进制的换算

这部分了解即可，在开发过程中，可以用计算器进行换算。

1.1.3 在代码中如何表示四种进制的值（了解）

请分别用四种类型的进制来表示10，并输出它的结果：（了解）

（1）十进制：正常表示

System.out.println(10);

（2）二进制：0b或0B开头

System.out.println(0B10);

（3）八进制：0开头

System.out.println(010);

（4）十六进制：0x或0X开头

System.out.println(0X10);

1.2 计算机存储单位

• 字节（Byte）：是计算机信息技术用于计量存储容量的一种计量单位，一字节等于八位。
  
• 位（bit）：是数据存储的最小单位。也就是二进制。二进制数系统中，每个0或1就是一个位，叫做bit（比特），其中8 bit 就称为一个字节(Byte)。
  
• 转换关系：

• 8 bit = 1 Byte
  
• 1024 Byte = 1 KB
  
• 1024 KB = 1 MB
  
• 1024 MB = 1 GB
  
• 1024 GB = 1 TB
  

1.3 Java的基本数据类型的存储范围

1.3.1 整型系列

（1）byte：字节类型

• 占内存：1个字节
  
• 存储范围：-128~127
  

（2）short：短整型类型

• 占内存：2个字节
  
• 存储范围：-32768~32767
  

（3）int：整型

• 占内存：4个字节
  
• 存储范围：-2的31次方 ~ 2的31次方-1
  

（4）long：整型

• 占内存：8个字节
  
• 存储范围：-2的63次方 ~ 2的63次方-1
  

注意：如果要表示某个超过int范围的常量整数它是long类型，那么需要在数字后面加L

1.3.2 浮点型系列（小数）

（1）float：单精度浮点型

• 占内存：4个字节
  
• 精度：科学记数法的小数点后6~7位
  

注意：如果要表示某个常量小数是float类型，那么需要在数字后面加F或f，否则就是double类型

（2）double：双精度浮点型

• 占内存：8个字节
  
• 精度：科学记数法的小数点后15~16位
  

float f = 12.0F;//右边如果赋值小数常量值，那么必须加F或f

1.3.3 单字符类型：char

• 占内存：2个字节
  

1.3.4 布尔类型

boolean：只能存储true或false

虽然计算机底层使用0和1表示false和true，但是在代码中不能给boolean类型的变量赋值0和1，只能赋值false和true

1.4 计算机如何存储数据

1.4.1 补码与符号位

计算机数据的存储使用二进制补码形式存储，并且最高位是符号位，1是负数，0是正数。

规定：正数的补码与反码、原码一样，称为三码合一；

负数的补码与反码、原码不一样：

负数的原码：把十进制转为二进制，然后最高位设置为1

负数的反码：在原码的基础上，最高位不变，其余位取反（0变1,1变0）

负数的补码：反码+1

例如：byte类型（1个字节，8位）

25 ==> 原码 0001 1001 ==> 反码 0001 1001 -->补码 0001 1001

-25 ==>原码 1001 1001 ==> 反码1110 0110 ==>补码 1110 0111

底层是用加法代替减法：-128==》-127-1==》-127+(-1)

-127- -1 ==> -127 + 1

1.4.2 一个字节可以存储的数据范围是多少？

（1）无符号：不考虑正负数

（2）有符号

1个字节：8位

0000 0001 ~ 0111 111 ==> 1~127

1000 0001 ~ 1111 1111 ==> -127 ~ -1

0000 0000 ==>0

1000 0000 ==> -128（特殊规定）

1.4.3 如何存储小数

• 为什么float（4个字节）比long（8个字节）的存储范围大？
  
• 为什么double（8个字节）比float（4个字节）精度范围大？
  
• 为什么float和double不精确
  

因为float、double底层也是二进制，先把小数转为二进制，然后把二进制表示为科学记数法，然后只保存：

①符号位②指数位③尾数位

1.4.4 如何存储字符

• Java中使用的字符集：Unicode编码表
  

在计算机的内部都是二进制的0、1数据，如何让计算机可以直接识别人类文字的问题呢？就产生出了编码表的概念。编码表 ：就是将人类的文字和一个十进制数进行对应起来组成一张表格。

将所有的英文字母，数字，符号都和十进制进行了对应，因此产生了世界上第一张编码表ASCII（American Standard Code for Information Interchange 美国标准信息交换码）。

Unicode(统一码、万国码、单一码)是计算机科学领域里的一项业界标准，包括字符集、编码方案等。Unicode 是为了解决传统的字符编码方案的局限而产生的，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。

2.基本数据类型转换（Conversion）

在Java程序中，不同的基本数据类型的值经常需要进行相互转换。Java语言所提供的七种数值类型之间可以相互转换，基本数据类型转换有两种转换方式：自动类型转换和强制类型转换。

2.1 自动类型转换（隐式类型转换）

自动转换：

• 将取值范围小的类型自动提升为取值范围大的类型 。
  

（1）当把存储范围小的值（常量值、变量的值、表达式计算的结果值）赋值给了存储范围大的变量时

int i = 'A';//char自动升级为int
double d = 10;//int自动升级为double
byte b = 127; //右边的整数常量值必须在-128~127范围内
//byte bigB = 130;//错误，右边的整数常量值超过byte范围
long num = 1234567; //右边的整数常量值如果在int范围呢，编译和运行都可以通过，这里涉及到数据类型转换
long bigNum = 12345678912L;//右边的整数常量值如果超过int范围，必须加L，否则编译不通过

（2）当存储范围小的数据类型与存储范围大的数据类型一起混合运算时，会按照其中最大的类型运算

int i = 1;
byte b = 1;
double d = 1.0;
double sum = i + b + d;//混合运算，升级为double

（3）当byte,short,char数据类型进行算术运算时，按照int类型处理

byte b1 = 1;
byte b2 = 2;
byte b3 = b1 + b2;//编译报错，b1 + b2自动升级为int
char c1 = '0';
char c2 = 'A';
System.out.println(c1 + c2);//113

（4）boolean类型不参与

2.2 强制类型转换（显示类型转换）

将1.5 赋值到int 类型变量会发生什么？产生编译失败，肯定无法赋值。

int i = 3.14; // 错误

想要赋值成功，只有通过强制类型转换，将double 类型强制转换成int 类型才能赋值。

• 强制类型转换：将取值范围大的类型强制转换成取值范围小的类型。
  

比较而言，自动转换是Java自动执行的，而强制转换需要我们自己手动执行。

转换格式：数据类型 变量名 = （数据类型）被强转数据值；

（1）当把存储范围大的值（常量值、变量的值、表达式计算的结果值）赋值给了存储范围小的变量时，需要强制类型转换，提示：有风险，可能会损失精度或溢出

int i = (int)3.14;//强制类型转换，损失精度
double d = 1.2;
int num = (int)d;//损失精度
int i = 200;
byte b = (byte)i;//溢出

（2）boolean类型不参与

（3）当某个值想要提升数据类型时，也可以使用强制类型转换

int i = 1;
int j = 2;
double shang = (double)i/j;

2.3 特殊的数据类型转换

（1）任意数据类型的数据与String类型进行“+”运算时，结果一定是String类型

System.out.println("" + 1 + 2);//12

（2）但是String类型不能通过强制类型()转换，转为其他的类型

String str = "123";
int num = (int)str;//错误的
int num = Integer.parseInt(str);//后面才能讲到，借助包装类的方法才能转

2.4 练习

（1）练习题：判断如下代码是否编译通过，如果能，结果是多少？

short s1 = 120;
short s2 = 8;
short s3 = s1 + s2;

答：不能，因为s1和s2在进行运算时，会自动提升为int类型，再把int类型赋值给short类型会报错。（当byte,short,char数据类型进行算术运算时，按照int类型处理）

（2）练习题：判断如下代码是否编译通过，如果能，结果是多少？

short s1 = 120;
short s2 = 8;
byte s3 = (byte)(s1 + s2);

答：不能，因为byte的存储大小只有8位且有符号，byte最大的正整数是127,128已经超过了byte的大小了。

（3）练习题：判断如下代码是否编译通过，如果能，结果是多少？

char c1 = '0';
char c2 = '1';
char c3 = c1 + c2;

答：不能，因为char、short和byte运算都是按照int类型来的，所以在c1+c2是一个int类型的数，是不能赋值给char类型的。

（4）练习题：判断如下代码是否编译通过，如果能，结果是多少？

char c1 = '0';
char c2 = '1';
System.out.println(c1 + c2);

答 ：能，输出c1+c2的int类型的数据。

（5）练习题：判断如下代码是否编译通过，如果能，结果是多少？

int i = 4;
long j = 120; //因为右边120默认是int类型，int的值赋值给long类型是可以的，会自动类型转换，但是要求这个int值不能超过int的存储范围，如果超过int的存储范围必须加L.
double d = 34;
float f = 1.2;//因为右边1.2默认是double类型，double的值是不能直接赋值给float的，要么加F要么使用强制类型转换。

（6）练习题：判断如下代码是否编译通过，如果能，结果是多少？

int i = 1;
int j = 2;
double d = i/j;
System.out.println(d);

答：能，答案为0.0，因为i/j都是整数相除后再赋值给double类型，1/2==0。

3.运算符（Operator）

• 表达式：用运算符连接起来的式子
  
• 运算符的分类： 按照功能分：算术运算符、赋值运算符、比较运算符、逻辑运算、条件运算符...
  

• 按照操作数个数分：一元运算符（单目运算符）、二元运算符（双目运算符）、三元运算符 （三目运算符）
  一元运算符：操作数只有一个 例如：正号（+） +a 负号（-） -a 自增自减 ++i i++ 逻辑非： !true
  二元运算符：操作数有两个 例如：加法：a+b 减法：a-b 大于：a>b 逻辑与：a&b 三元运算符：条件 ? 结果1 ： 结果2
  

3.1 算术运算符

3.1.1 加减乘除模

public class OperatorDemo01 {
  public static void main(String[] args) {
    int a = 3;
    int b = 4;
    System.out.println(a + b);// 7
    System.out.println(a - b);// -1
    System.out.println(a * b);// 12
    System.out.println(a / b);// 计算机结果是0，为什么不是0.75呢？
    System.out.println(a % b);// 3
        System.out.println(5%2);//1
    System.out.println(5%-2);//1
    System.out.println(-5%2);//-1
    System.out.println(-5%-2);//-1    
    //商*除数 + 余数 = 被除数
    //5%-2  ==>商是-2，余数时1    (-2)*(-2)+1 = 5
    //-5%2  ==>商是-2，余数是-1   (-2)*2+(-1) = -4-1=-5
  }
}

3.1.2 “+”号的两种用法

• 第一种：对于+两边都是数值的话，+就是加法的意思
  
• 第二种：对于+两边至少有一边是字符串得话，+就是拼接的意思
  

public class OperatorDemo02 {
  public static void main(String[] args) {
    // 字符串类型的变量基本使用
    // 数据类型 变量名称 = 数据值;
    String str1 = "Hello";
    System.out.println(str1); // Hello
    System.out.println("Hello" + "World"); // HelloWorld
    String str2 = "Java";
    // String + int --> String
    System.out.println(str2 + 520); // Java520
    // String + int + int
    // String   + int
    // String
    System.out.println(str2 + 5 + 20); // Java520
  }
}

3.1.3 自加自减运算

理解：++运算，变量自己的值加1。反之，-- 运算，变量自己的值减少1，用法与++ 一致。

（1）单独使用

• 变量在单独运算的时候，变量前++和变量后++，变量的是一样的；
  
• 变量前++ ：例如 ++a 。
  
• 变量后++ ：例如 a++ 。
  

public class OperatorDemo3 {
  public static void main(String[] args) {
    // 定义一个int类型的变量a
    int a = 3;
    //++a;
    a++;
        // 无论是变量前++还是变量后++，结果都是4
    System.out.println(a);
  }
}

（2）复合使用

• 和其他变量放在一起使用或者和输出语句放在一起使用，前++和后++就产生了不同。
  
• 变量前++ ：变量先自身加1，然后再取值。
  
• 变量后++ ：变量先取值，然后再自身加1。
  

小结：

++在前，先自加，后使用；

++在后，先使用，后自加。

3.2 赋值运算符

注意：所有的赋值运算符的=左边一定是一个变量

赋值运算符的拓展

public class OperatorDemo04 {
  public static void main(String[] args) {
    short s = 3;
    // s = s + 4; 代码编译报错，因为将int类型的结果赋值给short类型的变量s时，可能损失精度
    s += 4; // 代码没有报错
        //因为在得到int类型的结果后，JVM自动完成一步强制类型转换，将int类型强转成short
    System.out.println(s);
        int j = 1;
    j += ++j * j++;//相当于  j = j + (++j * j++);
    System.out.println(j);//5
  }
}

扩展赋值运算符在将最后的结果赋值给左边的变量前，都做了一步强制类型转换。（+=、-=、*=、/=、%=）

3.3 关系运算符/比较运算符

• 比较运算符，是两个数据之间进行比较的运算，运算结果一定是boolean值true或者false 。
  
• 其中>,<,>=,<=不支持boolean，String类型，==和!=支持boolean和String。
  

3.4 逻辑运算符

逻辑运算符，是用来连接两个布尔类型结果的运算符（!除外），运算结果一定是boolean值true或者false

&&和&区别，||和|区别

• &&和&区别：

• &&和&结果一样，&&有短路效果，左边为false，右边不执行；&左边无论是什么，右边都会执行。
  

• ||和|区别：

• ||和|结果一样，||有短路效果，左边为true，右边不执行；|左边无论是什么，右边都会执行。
  

3.5 条件运算符

条件运算符格式：条件表达式？结果1：结果2

条件运算符计算方式：

• 条件判断的结果是true，条件运算符整体结果为结果1，赋值给变量。
  
• 判断条件的结果是false，条件运算符整体结果为结果2，赋值给变量。
  

public static void main(String[] args) {
    int i = (1==2 ? 100 : 200);
    System.out.println(i);//200
    int j = (3<=4 ? 500 : 600);
    System.out.println(j);//500
}

3.6 位运算符

位运算符都是在补码的基础上进行位移的

（1）左移：<<

运算规则：左移几位就相当于乘以2的几次方

（2）右移：>>

运算规则：右移几位就相当于除以2的几次方

（3）无符号右移：>>>

运算规则：往右移动后，左边空出来的位直接补0，不看符号位

注意：当左移的位数n超过该数据类型的总位数时，相当于左移（n-总位数）

byte,short,char在计算时按照int类型处

（4）按位与：&

运算规则：

1 & 1 结果为1

1 & 0 结果为0

0 & 1 结果为0

0 & 0 结果为0

（5）按位或：|

运算规则：

1 | 1 结果为1

1 | 0 结果为1

0 | 1 结果为1

0 & 0 结果为0

（6）按位异或：^

运算规则：

1 ^ 1 结果为0

1 ^ 0 结果为1

0 ^ 1 结果为1

0 ^ 0 结果为0

（7）按位取反：~

运算规则：~0就是1

~1就是0

4.三元运算符

5.运算符优先级

提示说明：

（1）表达式不要太复杂

（2）先算的使用()

大体的排序：算术->位-->比较-->逻辑-->三元-->赋值

感谢尚硅谷的老师们的指导！！！