【Java入门】运算符

前言

📕作者简介：热爱跑步的恒川，致力于C/C++、Java、Python等多编程语言，热爱跑步，喜爱音乐的一位博主。
📗本文收录于Java入门篇系列，该专栏主要讲解：什么是java、java的数据类型与变量、运算符、程序的逻辑控制、方法的使用、数组的定义与使、类和对象、继承和多态、抽象类和接口、认识String类、认识异常等……持续更新，请大家拭目以待恒川的专栏！
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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 + 和 < 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

1. 基本四则运算符：加减乘除模(+ - * / %)

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

nt 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);
 

// 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);

• 做除法和取模时，右操作数不能为0

int a = 1;

int b = 0;

System.out.println(a / b)
    

// 运行结果

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero

        at Test.main(Test.java:5)

• % 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);
 

// 运行结果

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

                             // 故：输出1.2

2. 增量运算符 += -= *= %=
   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。
   特点：运算符会帮我们进行类型转换

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。

3. 自增/自减运算符 ++ --
   ++是给变量的值+1，–是给变量的值-1。

int a = 1;

a++;    // 后置++   表示给a的值加1，此时a的值为2

System.out.println(a++);   // 注意：后置++是先使用变量原来值，表示式结束时给变量+1，因此输出2

System.out.println(a);     // 输出3

 
 

++a;    // 前置++   表示给a的值加1

System.out.println(++a);   // 注意：前置++是先给变量+1，然后使用变量中的值，因此输出5

System.out.println(a);     // 输出5

 

// --操作符给操作-1，与++含义类似

注意：

1. 如果单独使用，【前置++】和【后置++】没有任何区别
2. 如果混合使用，【前置++】先+1，然后使用变量+1之后的值，【后置++
3. 先使用变量原来的值，表达式结束时给变量+1
4. 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

以上内容代码展示：

public static void main(String[] args) {
        System.out.println(5/2); //ctr+/  怎么注释的 就怎么取消
        System.out.println((float)5/2);
        System.out.println(5/(float)2);
        System.out.println((float) (5/2));

        //System.out.println(10/0);

        /*    ctr+shift+/ -->块注释
         */
        System.out.println("========");
        System.out.println(10%3);
        System.out.println(10%-3);
        System.out.println(-10%3);
        System.out.println(-10%-3);
        System.out.println(11.5 % 2);//java是可以计算余数的
    }

图片讲解：

3. 关系运算符

关系运算符主要有六个: == != < > <= >= ，其计算结果是 true 或者 false 。

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)

逻辑运算符主要有三个: && || ! ，运算结果都是 boolean类型。

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。
   相当于现实生活中的且，比如：如果是学生，并且 带有学生证 才可以享受半票。
   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。
   

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

2. 逻辑 ||
   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。
   相当于现实生活中的或，比如：买房子交钱时，全款 或者 按揭都可以，如果全款或者按揭，房子都是你的，否则站一边去。
   

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

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

注意：左右表达式至少有一个位真，则结果为真
3. 逻辑非 !
语法规则：! 表达式
真变假，假变真。

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.

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.

System.out.println(10 > 20 & 10 / 0 == 0);             // 程序抛出异常

System.out.println(10 < 20 | 10 / 0 == 0);             // 程序抛出异常

这个不能表示短路【不建议这样写代码 这是一个特殊的例子！】

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.

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);

进行按位运算, 需要先把 10 和 20 转成二进制, 分别为 1010 和 10100

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);

运算方式和按位于类似.

注意: 当 & 和 | 的操作数为整数(int, short, long, byte) 的时候, 表示按位运算, 当操作数为 boolean 的时候, 表示逻辑运算.
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

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(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。

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。

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

左移右移图片讲解：

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)

7fffffff

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;

2. 表达式不能单独存在，其产生的结果必须要被使用。

int a = 10;

int b = 20;

a > b? a : b;     // 报错：Error:(15, 14) java: 不是语句

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：* 和 / 的优先级要高于 +和 - ，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.

// 求a和b的平均值

int a = 10;

int b = 20;

int c = a + ((b - a) >> 1);

System.out.println(c);

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