10 > 20 && 10 / 0 == 0等于串联小灯泡?---JAVA运算符

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你真的知道怎样用java敲出Hello World吗?—初识JAVA
你知道为什么会划分数据类型吗?—JAVA数据类型与变量


文章目录

  • 系列文章目录
  • 前言
  • 1.什么是运算符?
    • 1.1算术运算符
      • 1.1.1加减乘除模(+ - * / %)
      • 1.1.2增量运算符 += -= *= %=
      • 1.2.3自增/自减运算符 ++ --
    • 1.2关系运算符 == != < > <= >=
    • 1.3逻辑运算符(重点)
      • 1.3.1 逻辑与 &&
      • 1.3. 2 逻辑 ||
      • 1.3. 3 逻辑非 !
      • 1.3. 4 短路求值
    • 1.4位运算符
      • 1. 4.1按位与 &
      • 1.4.2 按位或 |
      • 1.4.3. 按位取反 ~
      • 1.4.4按位异或 ^
    • 1.5移位运算
      • 1.5.1左移 <<
      • 1.5.2右移 >>
      • 1.5.3无符号右移 >>>
    • 1.6条件运算符:
    • 1.7运算符的优先级


前言

在前面的文章中我们了解了JAVA中的变量,变量与运算符构成表达式语句,表达式可以用在我们程序的逻辑控制当中.


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。

1.1算术运算符

基本四则运算符:

1.1.1加减乘除模(+ - * / %)

  • 加减乘除模(+ - * / %)都是二元运算符,使用时必须要有左右两个操作数,如下:
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

  • int / int 结果还是int类型,而且会向下取整,小数点之后全部舍弃掉了. 如下图长方形中所示.
    如果要得到数学中的结果,可以使用如下方法:
int a = 10;
int b = 3;
double d = a*1.0 / b;
System.out.println(d);
  • 和C语言的确是不一样的是,C语言中的%运算符两边的操作数是决不能出现浮点数的.而在JAVA中%运算符两边的操作数是可以有浮点数的,%操作符两边可以是不同类型.所以%不仅可以对整型进行取模,也可以对double类型进行取模。但是没有意义,一般都是对整型取模的.如下图圆圈中所示.
    10 > 20 && 10 / 0 == 0等于串联小灯泡?---JAVA运算符_第1张图片
    对double类型进行取模没有意义
    10 > 20 && 10 / 0 == 0等于串联小灯泡?---JAVA运算符_第2张图片
  • 做除法和取模时,右操作数不能为0

10 > 20 && 10 / 0 == 0等于串联小灯泡?---JAVA运算符_第3张图片
ArithmeticException:算数异常

  • 两侧操作数类型不一致时,向类型大的提升

10 > 20 && 10 / 0 == 0等于串联小灯泡?---JAVA运算符_第4张图片

1.1.2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。

  • 自增/自减运算符 ++ –
        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

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

  • += -= *= %= 会自动帮助我们进行类型转换
    如果不用自增运算符会报错10 > 20 && 10 / 0 == 0等于串联小灯泡?---JAVA运算符_第5张图片

自增运算符自动类型转换
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1.2.3自增/自减运算符 ++ –

  • 如果单独使用,【前置++】和【后置++】没有任何区别
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    10 > 20 && 10 / 0 == 0等于串联小灯泡?---JAVA运算符_第8张图片
  • 如果混合使用,【前置++】先+1,然后使用变量+1之后的值,即先+1再使用.【后置++】先使用变量原来的值,表达式结束时给变量+1,即先使用再+1.
    10 > 20 && 10 / 0 == 0等于串联小灯泡?---JAVA运算符_第9张图片

10 > 20 && 10 / 0 == 0等于串联小灯泡?---JAVA运算符_第10张图片

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
  • 注意与C语言不同的情况,如下图中的代码,JAVA有自己的处理方式:
    10 > 20 && 10 / 0 == 0等于串联小灯泡?---JAVA运算符_第11张图片
    JAVA中取数值和赋值的方式、流程不一样.详细分析将在以后的章节给出,敬请期待.
  • 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

1.2关系运算符 == != < > <= >=

  • 在JAVA中,关系运算符是有结果的,结果只可能是true或false, 即boolean类型.
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
  • 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

1.3逻辑运算符(重点)

1.3.1 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,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。一假即假

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

1.3. 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。

左右表达式至少有一个位真,则结果为真。一真即真

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

1.3. 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

1.3. 4 短路求值

&& 和 || 遵守短路求值的规则:
我们可以类比我们初中学过的电路知识,如下图,&&和||构成的语句相当于一条串联小灯泡电路,当与电源正极相连的第一个小灯泡坏了(&&语句第一个条件为假,||语句第一个条件为真),无论后面的小灯泡是好是坏(后面的语句是真是假)其他的小灯泡都不会亮(其他语句都不会执行)。
10 > 20 && 10 / 0 == 0等于串联小灯泡?---JAVA运算符_第12张图片

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.
这是因为:
对于 && , 如果左侧表达式值为 false, 则表达式结果一定是 false, 一假即假无需计算右侧表达式.
对于 ||, 如果左侧表达式值为 true, 则表达式结果一定是 true, 一真即真无需计算右侧表达式.
& 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

1.4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(0或1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. 4.1按位与 &

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.全1即为1

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
10 > 20 && 10 / 0 == 0等于串联小灯泡?---JAVA运算符_第13张图片

1.4.2 按位或 |

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.全0则为0

int a = 10;
int b = 20;
System.out.println(a | b);

运算方式和按位于类似.
10 > 20 && 10 / 0 == 0等于串联小灯泡?---JAVA运算符_第14张图片

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.

1.4.3. 按位取反 ~

如果该位为 0 则转为 1, 如果该位为 1 则转为 0.1为0 0为1

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

1.4.4按位异或 ^

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. 同为0异为1
我们可以把数字看成小球,左移左边的小球掉落,右边补0.右移左边的小球掉落,左边符号位.

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

1.5移位运算

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。

1.5.1左移 <<

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.

1.5.2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

1.5.3无符号右移 >>>

无符号右移是C语言中没有的, 最右侧位不要了, 最左侧无论是正数还是负数都补 0.>>>: 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:

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 移动负数位或者移位位数过大都没有意义.

1.6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:

  • 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;
  • 表达式不能单独存在,其产生的结果必须要被使用。即条件运算符的结果必须被赋值给一个变量.
int a = 10;
int b = 20;
a > b? a : b; // 报错:Error:(15, 14) java: 不是语句
int c = a > b ? a : b ;//正确

1.7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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