【JAVASE】运算符

⭐ 作者：小胡_不糊涂
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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); 
System.out.println(a - b); 
System.out.println(a * b); 
System.out.println(a / b);
System.out.println(a % b); // % 模运算相当于数学中除法的余数

运行结果：

注：

• 上述都是二元运算符，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
请看这段代码：

int a = 3;
int b = 2;
System.out.println(a / b);

运行结果：

有些人可能会好奇，3/2 应该是 1.5 ，这里的输出结果为什么是 1 ，这是因为 int / int 结果还是int类型，而且会向下取整，即小数点之后全部舍弃掉了。

如果要得到 1.5 ，应该这样修改：

在做除法和取模时，右操作数不能为0

例如：

int a = 1;
int b = 0;
System.out.println(a / b)

运行结果：

% 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)

我们已经知道这些运算符的运算规则了，看看下面计算，你能做对吗？

System.out.println(5/2);
System.out.println((float)5/2);
System.out.println(5/(float)2);
System.out.println((float)(5/2));

System.out.println(10%3);
System.out.println(-10%3);
System.out.println(10%-3);
System.out.println(-10%-3);

答案 ↓ ：

当两侧操作数类型不一致时，会向类型大的提升

System.out.println(1+0.2); 

这里 + 的左侧是 int ，右侧是 double ，在加之前 int 会被提升为 double ，所以输出结果是 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。

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：

• 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 。

例如：

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); 
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); 

运行结果：

注：
当需要多次判断时，不能连着写，比如：3 < a < 5，需要用到下面的逻辑运算符 3

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（false 或 true）。

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
真	真	真
真	假	假
假	真	假
假	假	假

例如：

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

运行结果：

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。
左右表达式至少有一个位真，则结果为真。

表达式 1	表达式 2	结果
真	真	真
真	假	真
假	真	真
假	假	假

例如：

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

运行结果：

3. 逻辑非 !

语法规则：! 表达式
真变假，假变真

表达式 1	结果
真	假
假	真

例如：

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

运行结果：

4. 短路求值
&& 和 || 遵守短路求值的规则。

例如：

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，只判断了 10<20。

注：

• 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。

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

例如：

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

进行按位运算，要先把 10 和 20 转成二进制，分别为 1010 和 10100，计算过程如下图：

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

运算方式和按位与类似，如下图所示：

注：

• 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
  例如：

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

图解：int 型占 4 字节，1 字节 = 8 比特位，总共 32 个比特位

运行结果：

注：

• 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
例如：

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

图解：

运行结果：

6. 移位运算符

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 **
例如：

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

图解：

运行结果：

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)
例如：

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

图解：

运行结果：

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：

• 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
• 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

例如：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);

运行结果：

注：

• 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
• 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 - 。

观察下段代码是否正确：

// 求a和b的平均值
int a = 10;
int b = 20;
int c = a + (b - a) >> 1;//右移一位相当于 /2
System.out.println(c);

运行结果：

为什么结果和我们想的不一样？

这是因为在上述表达式中，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 。

为了不被优先级干扰，我们可以在恰当的位置加上括号：

int a = 10;
int b = 20;
int c = a +( (b - a) >> 1 );//右移一位相当于 /2
System.out.println(c);

运行结果：

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