第三章 运算符
文章目录
- 1. 什么是运算符
- 2 算术运算符
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- 2.1 基本四则运算符 `+、-、*、/、%`
- 2.2 增量赋值运算符 `+=、-= 、*= 、/= 、%=`
- 2.3 自增/自减运算符 `++、--`
- 3. 关系运算符
- 4. 逻辑运算符
- 5. 位运算符
- 6. 移位运算
- 7. 条件运算符
- 8. 运算符的优先级
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
2.1 基本四则运算符 +、-、*、/、%
- int / int 结果还是 int，而且会向下取整，需要使用 double 来计算.
int a = 1;
int b = 2;
double c = a * 1.0 / b;
System.out.println(a / b); // 0
System.out.println(c); // 0.5
- **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);
// Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
// at Test.main(Test.java:14)
- % 表示取余，不仅仅可以对 int 求模，也能对 double 来求模
System.out.println(10 % 3); // 1
System.out.println(10 % -3); // 1
System.out.println(-10 % 3); // -1
System.out.println(-10 % -3); // -1
- % 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
// 故：输出1.2
2.2 增量赋值运算符 +=、-= 、*= 、/= 、%=
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
结论：
- 如果单独使用，【前置++】和【后置++】没有任何区别
- 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
关系运算符主要有六个：== != < > <= >=，其计算结果是 true 或者 false 。
int a = 10;
int b = 20;
System.out.println(a == b);
System.out.println(a != b);
System.out.println(a < b);
System.out.println(a > b);
System.out.println(a <= b);
System.out.println(a >= b);
/*
结果：
false
true
true
false
true
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
逻辑运算符主要有三个：&&、||、!，运算结果都是 boolean类型。
逻辑运算符的操作数（操作数往往是关系运算符的结果）和返回值都是 boolean
-
逻辑与&& ：两个操作数都为 true，则结果为 true，否则结果为 false。
-
逻辑或 || ：两个操作数只要 有一个为true，则结果为 true
-
逻辑非 ！ ：操作数为 true，结果为 false; 操作数为 false，结果为 true（这是个单目运算符，只有一个操作数）
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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
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：
- 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.
- 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.
- & 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.
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(0、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.
- 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); // 0
- 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); // 30
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.
- 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); // fffffff0
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.
- 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); // 3
6. 移位运算
移位运算符有三个：<< >> >>>，且都是按照二进制比特位来运算的 。
左移 <<：最左侧位不要了, 最右侧补 0
右移 >>：最右侧位不要了, 最左侧补符号位（正数补0, 负数补1）
无符号右移 >>>： 最右侧位不要了, 最左侧补 0
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。
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。
这是 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;
System.out.println(max); // 20
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。
int a = 10;
int b = 20;
a > b? a : b; // 报错：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); // 10
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); // 15