【Java SE语法篇】3.运算符

简介: 【Java SE语法篇】3.运算符


1. 什么是运算符

计算机的最基本的用途之一就是执行数学运算,比如:

int a = 10;
 int b = 20;
 a + b;
 a < b;

上述 +< 等就是运算符,即:对操作数进行操作时的符号,不同运算符操作的含义不同。

作为一门计算机语言,Java也提供了一套丰富的运算符来操纵变量。Java中运算符可分为以下:算术运算符(+ - * /)、关系运算符(< > ==)、逻辑运算符、位运算符、移位运算符以及条件运算符等

2. 算术运算符

2.1 基本四则运算:加减乘除求模(+,-,*,/,%)

int a = 20;
int b = 10;
System.out.println(a + b);     // 30
System.out.println(a - b);     // 10
System.out.println(a * b);     // 200
System.out.println(a / b);     // 2
System.out.println(a % b);     // 0 --->模运算相当于数学中除法的余数

【注意】:

  • 都是二元运算符,使用时必须要有左右两个操作数
  • int / int 结果还是int类型,而且会向下取整
int a = 3;
 int b = 2;
// 在数学中应该是1.5  但是在Java中输出结果为1  会向下取整,即小数点之后全部舍弃掉了
System.out.println(a / b); // 1
// 如果要得到数学中的结果,可以使用如下方式
double d = a * 1.0 / b;
System.out.println(d);// 1.5
  • 做除法和取模时,右操作数不能为0

  • % 不仅可以对整型取模,也可以对double类型取模,但是没有意义,一般都是对整型取模的
System.out.println(11.5 % 2.0);// 1.5
  • 两侧操作数类型不一致时,向类型大的提升
System.out.println(1 + 0.2);   // +的左侧是int,右侧是double,在加之前int被提升为double
// 1.2

2.2 结合赋值和运算符(+=,-=,*=,/=,%=)

该种类型运算符操作完成后,会将操纵的结果赋值给左操作数.

int a = 1;
a += 2; // 相当于 a = a + 2
System.out.println(a);   // 输出3
a -= 1;// 相当于 a = a - 1
System.out.println(a);   // 输出2
a *= 3;// 相当于 a = a * 3
System.out.println(a);   // 输出6
a /= 3;// 相当于 a = a / 3
System.out.println(a);   // 输出2
a %= 3;                  // 相当于 a = a % 2
System.out.println(a);   // 输出2

【注意】:只有变量才能使用该运算符,常量不能使用。

2.3 自增/自减运算符(++,–)

++是一种自增的操作符,又分为前置++和后置++,–是一种自增的操作符,又分为前置–-和后置–-。

  1. 前置++
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = ++a;// ++的操作数是a,是放在a的前面的,就是前置++
        System.out.printf("a = %d , b = %d",a , b);
        // 运行结果:a = 11 , b = 11
    }
}

计算口诀:先 +1,后使用

a原来是10,先 +1,后a变成了11,再使用赋值给b,b得到的也是11,所以计算后,a和b都是11,等价于这样的代码:

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        a += 1;
        int b = a;
        System.out.printf("a = %d , b = %d",a , b);
        // 运行结果:a = 11 , b = 10
    }
}
  1. 后置++
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = a++;// ++的操作数是a,是放在a的后面的,就是后置++
        System.out.printf("a = %d , b = %d",a , b);
        // 运行结果:a = 11 , b = 10
    }
}

计算口诀:先使用,后 +1

a原来是10,先使用,把a赋值给b,b变成了10,后a+1变成了10,所以计算后,a=11,b=10,等价于这样的代码:

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = a;
        a += 1;
        System.out.printf("a = %d , b = %d",a , b);
        // 运行结果:a = 11 , b = 10
    }
}
  1. 前置--

和前置++同理,只是换成了-1

计算口诀:先 -1,后使用

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = --a;// --的操作数是a,是放在a的前面的,就是前置--
        System.out.printf("a = %d , b = %d",a , b);
        // 运行结果:a = 9 , b = 9
    }
}
  1. 后置--

和后置++同理,只是换成了-1

计算口诀:先使用,后-1

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = a--;// --的操作数是a,是放在a的后面的,就是后置--
        System.out.printf("a = %d , b = %d",a , b);
        // 运行结果:a = 9 , b = 10
    }
}

【注意】:

  • 如果混合使用,【前置++】先+1,然后使用变量+1之后的值,【后置++】先使用变量原来的值,表达式 结束时给变量+1
  • 只有变量才能使用自增/自减运算符,常量不能使用,因为常量不允许被修改

3. 关系运算符

关系远算符有6个:(==!=><>=<=),其结果是trueflase

int a = 10;
int b = 20;
// 注意:在Java中 = 表示赋值,要与数学中的含义区分
//在Java中 == 表示相等
System.out.println(a == b);       // false
System.out.println(a != b);       // true
System.out.println(a < b);        // true
System.out.println(a > b);        // false
System.out.println(a <= b);       // true
System.out.println(a >= b);       // false

【注意】:当需要多次判断时,不能连着写,比如:3 < a < 5,Java程序与数学中是有区别的

4. 逻辑运算符(重点)

逻辑远算符主要由3个:(&&||!),运算结果都是 boolean类型。

4.1 逻辑与 &&

语法规则:表达式1 && 表达式2,左右表达式必须是boolean类型的结果。

两个表达式都为真,结果才是真,只要有一个是假,结果就是假。

表达式1 表达式2 结果
int a = 1;
int b = 2;
System.out.println(a == 1 && b == 2);   // 左为真 且 右为真 则结果为真
System.out.println(a == 1 && b > 100);  // 左为真 但 右为假 则结果为假
System.out.println(a > 100 && b == 2);  // 左为假 但 右为真 则结果为假
System.out.println(a > 100 && b > 100); // 左为假 且 右为假 则结果为假

4.2 逻辑或 ||

语法规则:表达式1 || 表达式2,左右表达式必须是boolean类型的结果。

两个表达式都为假,结果才是假,只要由一个是真,结果就是真。

表达式1 表达式2 结果
int a = 1;
int b = 2;
System.out.println(a == 1 || b == 2);   // 左为真 且 右为真 则结果为真
System.out.println(a == 1 || b > 100);  // 左为真 但 右为假 则结果也为真
System.out.println(a > 100 || b == 2);  // 左为假 但 右为真 则结果也为真
System.out.println(a > 100 || b > 100); // 左为假 且 右为假 则结果为假

4.3 逻辑非 !

语法规则:! 表达式

真变假,假变真。

表达式 结果
int a = 1;
System.out.println(!(a == 1));   // a == 1 为true,取个非就是false
System.out.println(!(a != 1));  // a != 1 为false,取个非就是true
4. 短路求值
&& 和 || 遵守短路求值的规则.
```java
System.out.println(10 > 20 && 10 / 0 == 0);             // 打印 false
System.out.println(10 < 20 || 10 / 0 == 0);             // 打印 true

我们都知道, 计算10 / 0会导致程序抛出异常. 但是上面的代码却能正常运行, 说明10 / 0 并没有真正被求值.

【注意】:

  1. 对于 && , 如果左侧表达式值为 false, 则表达式结果一定是 false, 无需计算右侧表达式
  2. 对于 ||, 如果左侧表达式值为 true, 则表达式结果一定是 true, 无需计算右侧表达式.
  3. & 和 | 如果表达式结果为 boolean 时, 也表示逻辑运算. 但与 && || 相比, 它们不支持短路求值.

记忆口诀:

&&:全真为真,有假必假,遇假则停

||:全假为假,有真必真,遇真则停

!:真变假,假变真

5. 位运算符

Java 中数据存储的最小单位是字节,而数据操作的最小单位是比特位. 字节是最小的存储单位,每个字节是由8个二进制比特位组成的,多个字节组合在一起可以表示各种不同的数据。

位运算符主要有四个:&|~^,除~是一元运算符外,其余都是二元运算符。

位操作表示 按二进制位运算. 计算机中都是使用二进制来表示数据的(01构成的序列), 按位运算就是在按照二进制位 的每一位依次进行计算。

5.1 按位与 &: 如果两个二进制位都是 1, 则结果为 1, 否则结果为 0

int a = 10;
int b = 20;
System.out.println(a & b);
// 0000 1010  10的二进制
// 0001 0100  20的二进制
// 0000 0000

5.2 按位或 |: 如果两个二进制位都是 0, 则结果为 0, 否则结果为 1

int a = 10;
int b = 20;
System.out.println(a | b);
// 0000 1010
// 0001 0100
// 0001 1110

5.3 按位取反 ~: 如果该位为 0 则转为 1, 如果该位为 1 则转为 0

int a = 0xf;
System.out.printf("%x\n", ~a);

【注意】:

  • 0x 前缀的数字为 十六进制 数字. 十六进制可以看成是二进制的简化表示方式. 一个十六进制数字对应 4 个二进制位.
  • 0xf 表示 10 进制的 15, 也就是二进制的 1111
  • printf 能够格式化输出内容, %x 表示按照十六进制输出.
  • \n 表示换行符

5.4 按位异或 ^: 如果两个数字的二进制位相同, 则结果为 0, 相异则结果为 1

int a = 0x1;
int b = 0x2;
System.out.printf("%x\n", a ^ b);

【注意】:如果两个数相同,则异或的结果为0

6. 移位运算符(了解)

移位运算符有三个:<<>>>>>,都是二元运算符,且都是按照二进制比特位来运算的。

6.1 左移 <<: 最左侧位不要了, 最右侧补 0

int a = 0x10;
System.out.printf("%x\n", a << 1); 
// 运行结果(注意, 是按十六进制打印的)
//20

【注意】:向左移位时,丢弃的是符号位,因此正数左移可能会编程负数

6.2 右移 >>: 最右侧位不要了, 最左侧补符号位(正数补0, 负数补1)

int a = 0x10;
System.out.printf("%x\n", a >> 1);
// 运行结果(注意, 是按十六进制打印的)
//8
int b = 0xffff0000;
System.out.printf("%x\n", b >> 1);
// 运行结果(注意, 是按十六进制打印的)
//ffff8000

6.3 无符号右移 >>>: 最右侧位不要了, 最左侧补 0.

int a = 0xffffffff;
System.out.printf("%x\n", a >>> 1);
// 运行结果(注意, 是按十六进制打印的)
//7ffffff

【注意】:

  1. 左移 1 位, 相当于原数字 * 2. 左移 N 位, 相当于原数字 * 2 的N次方.
  2. 右移 1 位, 相当于原数字 / 2. 右移 N 位, 相当于原数字 / 2 的N次方.
  3. 由于计算机计算移位效率高于计算乘除, 当某个代码正好乘除 2 的N次方的时候可以用移位运算代替.
  4. 移动负数位或者移位位数过大都没有意义.

7. 条件运算符

条件运算符只有一个: 表达式1 ? 表达式2 : 表达式3

当 表达式1 的值为true时, 整个表达式的值为 表达式2 的值;

当 表达式1 的值为 false 时, 整个表达式的值为 表达式3 的值.

也是 Java 中唯一的一个 三目运算符, 是条件判断语句的简化写法.

// 求两个整数的最大值
int a = 10;
int b = 20;
int max = a > b ? a : b;

【注意】:

  1. 表达式2和表达式3的结果要是同类型的,除非能发生类型隐式类型转换
int a = 10;
int b = 20;
int c = a > b? 1 : 2.0;
  1. 表达式不能单独存在,其产生的结果必须要被使用。

8. 运算符的优先级

在一条表达式中,各个运算符可以混合起来进行运算,但是运算符的优先级不同,比如:* / 的优先级要高于 +-,有些情况下稍不注意,可能就会造成很大的麻烦。

// 求a和b的平均值
int a = 10;
int b = 20;
int c = a + (b - a) >> 1;
System.out.println(c);

上述表达式中,由于 + 的优先级要高于 >> , 因此a先和b-a的结果做加法,整体为20,最后再进行右移,因此结果 为10。

【注意】:运算符之间是有优先级的. 具体的规则我们不必记忆. 在可能存在歧义的代码中加上括号即可.

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