Java的整数运算遵循四则运算规则,可以使用任意嵌套的小括号。四则运算规则和初等数学一致。
例如:
public static void main(String[] args) {
int i = (100 + 200) * (90 - 60); // 9000
int n = 7 * (5 + (i - 5)); // 63000
System.out.println(i);
System.out.println(n);
}
整数的数值表示不但是精确的,而且整数运算永远是精确的,即使是除法也是精确的,因为两个整数相除只能得到结果的整数部分:
public static void main(String[] args) {
int x = 12345 / 678; // 18
//求余运算使用%:
int y = 12345 % 678; // 12345÷678的余数是141
//特别注意:整数的除法对于除数为0时运行时将报错,但编译不会报错。
System.out.println(x);
System.out.println(y);
}
要特别注意,整数由于存在范围限制,如果计算结果超出了范围,就会产生溢出,而溢出不会出错,却会得到一个奇怪的结果:
// 运算溢出
public static void main(String[] args) {
int x = 2147483640;
int y = 15;
int sum = x + y;
System.out.println(sum); // -2147483641/
}
我们把整数2147483640和15换成二进制做加法:
0111 1111 1111 1111 1111 1111 1000
+ 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111
------------------------------------
1000 0000 0000 0000 0000 0000 0111
由于最高位计算结果为1,因此,加法结果变成了一个负数。
可以把int换成long类型,由于long可表示的整型范围更大,这样结果就不会溢出:
public static void main(String[] args) {
long x = 2147483640;
long y = 15;
long sum = x + y;
System.out.println(sum); // 2147483655
//还有一种简写的运算符,即+=,-=,*=,/=,它们的使用方法如下:
long n = 15;
n += 100; // 3409, 相当于 n = n + 100;
System.out.println(n);
n -= 100; // 3309, 相当于 n = n - 100;
System.out.println(n);
}
自增/自减
Java还提供了++运算和--运算,它可以对一个整数进行加1和减1的操作:
public static void main(String[] args) {
int n = 3300;
n++; // 3301, 相当于 n = n + 1;
n--; // 3300, 相当于 n = n - 1;
int y = 100 + (++n); // 不要这么写
System.out.println(y);
}
++写在前面和后面计算结果是不同的,++n表示先加1再引用n,n++表示先引用n再加1。
移位运算
在计算机中,整数总是以二进制的形式表示。例如,int类型的整数7使用4字节表示的二进制如下:
00000000 0000000 0000000 00000111
可以对整数进行移位运算。对整数7左移1位将得到整数14,左移两位将得到整数28:
int n = 7; // 00000000 0000000 0000000 00000111
int a = n << 1; // 00000000 0000000 0000000 00001110 <= 14
int b = n << 2; // 00000000 0000000 0000000 00011100 <= 28
int c = n << 28; // 01110000 0000000 0000000 00000000 <= 1879048192
int d = n << 29; // 11100000 0000000 0000000 00000000 <= -536870912
左移29位时,由于最高位变成1,因此结果变成了负数。
类似的,对整数28进行右移,结果如下:
int n = 7; // 00000000 0000000 0000000 00000111
int a = n >> 1; // 00000000 0000000 0000000 00000011 <= 3
int b = n >> 2; // 00000000 0000000 0000000 00000001 <= 1
int c = n >> 3; // 00000000 0000000 0000000 00000000 <= 0
如果对一个负数进行右移,最高位的1不动,结果仍然是一个负数:
int n = -536870912;
int a = n >> 1; // 11110000 0000000 0000000 00000000 <= -268435456
int b = n >> 2; // 10111000 0000000 0000000 00000000 <= -134217728
int c = n >> 28; // 10000000 0000000 0000000 00000001 <= -2
int d = n >> 29; // 10000000 0000000 0000000 00000000 <= -1
还有一种不带符号的右移运算,使用>>>,它的特点是符号位跟着动,因此,对一个负数进行>>>右移,它会变成正数,原因是最高位的1变成了0:
int n = -536870912;
int a = n >>> 1; // 01110000 0000000 0000000 00000000 <= 1879048192
int b = n >>> 2; // 00111000 0000000 0000000 00000000 <= 939524096
int c = n >>> 29; // 00000000 0000000 0000000 00000111 <= 7
int d = n >>> 31; // 00000000 0000000 0000000 00000001 <= 1
对byte和short类型进行移位时,会首先转换为int再进行位移。
左移实际上就是不断地×2,右移实际上就是不断地÷2。
位运算
位运算是按位进行与、或、非和异或的运算。
与运算的规则是,必须两个数同时为1,结果才为1:
n = 0 & 0; // 0
n = 0 & 1; // 0
n = 1 & 0; // 0
n = 1 & 1; // 1
或运算的规则是,只要任意一个为1,结果就为1:
n = 0 | 0; // 0
n = 0 | 1; // 1
n = 1 | 0; // 1
n = 1 | 1; // 1
非运算的规则是,0和1互换:
n = ~0; // 1
n = ~1; // 0
异或运算的规则是,如果两个数不同,结果为1,否则为0:
n = 0 ^ 0; // 0
n = 0 ^ 1; // 1
n = 1 ^ 0; // 1
n = 1 ^ 1; // 0
对两个整数进行位运算,实际上就是按位对齐,然后依次对每一位进行运算。例如:
// 位运算
public static void main(String[] args) {
int i = 167776589; // 00001010 00000000 00010001 01001101
int n = 167776512; // 00001010 00000000 00010001 00000000
System.out.println(i & n); // 167776512
}
上述按位与运算实际上可以看作两个整数表示的IP地址10.0.17.77和10.0.17.0,通过与运算,可以快速判断一个IP是否在给定的网段内。