Java 运算符和表达式

一、Java 运算符分类:

  • 算术运算符
  • 关系运算符
  • 位运算符
  • 逻辑运算符
  • 赋值运算符
  • 其他运算符
1. 算术运算符
  • 设变量 A = 10,变量 B = 20:

    操作符 描述 例子
    + 加法:相加运算符两侧的值 A + B 等于 30
    - 减法:左操作数减去右操作数 A – B 等于 -10
    * 乘法:相乘操作符两侧的值 A * B 等于 200
    / 除法:左操作数除以右操作数 B / A 等于 2
    取余:左操作数除以右操作数的余数 B%A 等于 0
    ++ 自增:操作数的值增加1 B++ 或 ++B 等于 21
    -- 自减:操作数的值减少1 B-- 或 --B 等于 19

自增自减运算符

  • 自增(++)自减(--)运算符是一种特殊的算术运算符,在算术运算符中需要两个操作数来进行运算,而自增自减运算符是一个操作数。

  • 前缀自增自减法(++a,--a): 先进行自增或者自减运算,再进行表达式运算。

  • 后缀自增自减法(a++,a--):先进行表达式运算,再进行自增或者自减运算

  • 示例:

    public class Test {
        public static void main(String[] args){
            int a = 5; //定义一个变量;
            int b = 5;
            // 拆分运算过程为: a=a+1=6; x=2*a=12
            int x = 2*++a;
            // 拆分运算过程为: y=2*b=2*5=10; b=b+1=6
            int y = 2*b++;
            System.out.println("a="+a+",x="+x); // a=6, x=12
            System.out.println("b="+b+",y="+y); // b=6, y=10
        }
    }
    
2. 关系运算符
  • 设变量 A = 10,变量 B = 20:

    运算符 描述 例子
    == 检查如果两个操作数的值是否相等,如果相等则条件为真。 (A == B)为假
    != 检查如果两个操作数的值是否相等,如果值不相等则条件为真。 (A != B) 为真
    > 检查左操作数的值是否大于右操作数的值,如果是那么条件为真。 (A> B)为假
    < 检查左操作数的值是否小于右操作数的值,如果是那么条件为真。 (A
    >= 检查左操作数的值是否大于或等于右操作数的值,如果是那么条件为真。 (A> = B)为假
    <= 检查左操作数的值是否小于或等于右操作数的值,如果是那么条件为真。 (A <= B)为真
  • 示例:

    public class Test {
      public static void main(String[] args) {
         int a = 10;
         int b = 20;
         System.out.println("a==b : " + (a == b) ); // a==b : false
         System.out.println("a!=b : " + (a != b) ); // a!=b : true
         System.out.println("a>b : " + (a > b) ); // a>b : false
         System.out.println("a=a : " + (b >= a) ); // b>=a : true
         System.out.println("b<=a : " + (b <= a) ); // b<=a : false
      }
    }
    
3. 位运算符
  • Java 定义了位运算符,应用于整数类型 (int),长整型 (long),短整型 (short),字符型(char),和字节型 (byte) 等类型。位运算符作用在所有的位上,并且按位运算。

  • 下表列出了位运算符的基本运算,设整数变量 A = 60(二进制:0011 1100),变量 B=13(二进制:0000 1101):

    操作符 描述 例子
    与:如果相对应位都是 1,则结果为 1,否则为 0 (A&B),得到12,即 0000 1100
    | 或:如果相对应位都是 0,则结果为 0,否则为 1 (A | B)得到 61,即 0011 1101
    ^ 异或:如果相对应位值相同,则结果为 0,否则为 1 (A ^ B)得到 49,即 0011 0001
    按位取反:运算符翻转操作数的每一位,即 0 变成 1,1 变成 0。 (〜A)得到 -61,即 1100 0011
    << 按位左移:左操作数按位左移右操作数指定的位数。 A << 2 得到 240,即 1111 0000
    >> 按位右移:左操作数按位右移右操作数指定的位数。 A >> 2 得到 15 即 1111
    >>> 按位右移补零:左操作数的值按右操作数指定的位数右移,移动得到的空位以零填充。 A >>>2 得到 15 即0000 1111
  • 位运算: &|^

    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
          int x = 3 ;
            // 3的二进制数据:00000000 00000000 00000000 00000011
            int y = 6 ;
            // 6的二进制数据:00000000 00000000 00000000 00000110
            System.out.println(x & y);  // 2
            // 与操作的结果: 00000000 00000000 00000000 00000010
            System.out.println(x | y);  // 7
            // 或操作的结果: 00000000 00000000 00000000 00000111
            System.out.println(x ^ y);  // 5
            // 异或操作结果: 00000000 00000000 00000000 00000101
        }
    }
    
  • 按位取反:~

    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
          // -3的二进制数据:11111111 11111111 11111111 11111101
            int x = -3 ; 
            System.out.println(x + "的反码是:" + ~x);  // -3的反码是:2
        }
    }
    
  • 左移操作: <<

    将运算数的二进制码整体左移指定位数,左移之后的空位使用 0 来填充。

    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            int x = 3 ;
            // 3的二进制数据:00000000 00000000 00000000 00000011
            System.out.println(x + "左移2位之后的内容:" + (x << 2)); // 12
        }
    }
    
  • 右移操作(带符号):>>

    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            int x = 3 ;
            // 3的二进制数据:00000000 00000000 00000000 00000011
            int y = -3 ;
            // -3的二进制数据:11111111 11111111 11111111 11111101
            System.out.println(x + "右移2位之后的内容:" + (x >> 2));  // 0
            System.out.println(y + "右移2位之后的内容:" + (y >> 2));  // -1
        }
    }
    
  • 无符号右移:>>>

    使用此操作,将以 0 填充空出来的位

    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            int x = 3 ;
            // 3的二进制数据:00000000 00000000 00000000 00000011
            int y = -3 ;
            // -3的二进制数据:11111111 11111111 11111111 11111101
            System.out.println(x + "右移2位之后的内容:" + (x >>> 2)); // 0
            System.out.println(y + "右移2位之后的内容:" + (y >>> 2)); // 1073741823
        }
    }
    
4. 逻辑运算符
  • 设置布尔变量 A 为真,变量 B 为假

    操作符 描述 例子
    && 逻辑与:当且仅当两个操作数都为真,条件才为真。一假则假 (A && B)为假。
    | | 逻辑或:如果任何两个操作数任何一个为真,条件为真。一真则真 (A | | B)为真。
    逻辑非:用来反转操作数的逻辑状态。如果条件为 true,则逻辑非运算符将得到 false。 !(A && B)为真。
  • 示例:

    public class Test {
      public static void main(String[] args) {
         boolean a = true;
         boolean b = false;
         System.out.println("a && b = " + (a&&b)); // false
         System.out.println("a || b = " + (a||b) ); // true
         System.out.println("!(a && b) = " + !(a && b));  // true
      }
    }
    
  • 短路逻辑运算符

    当使用与逻辑运算符时,在两个操作数都为 true 时,结果才为 true,但是当得到第一个操作为 false 时,其结果就必定是 false,这时候就不会再判断第二个操作了。

    public class Test {
        public static void main(String[] args){
            int a = 5;//定义一个变量;
            // 首先判断 a<4 的结果为 false,则 b 的结果必定是 false,
            // 所以不再执行第二个操作 a++<10 的判断,所以 a 的值为 5。
            boolean b = (a<4) && (a++<10);
            System.out.println("使用短路逻辑运算符的结果为"+b); // false
            System.out.println("a的结果为"+a); // 5
        }
    }
    
  • 解析:该程序使用到了短路逻辑运算符 (&&),首先判断 a<4 的结果为 false,则 b 的结果必定是 false,所以不再执行第二个操作 a++<10 的判断,所以 a 的值为 5。

5. 赋值运算符
操作符 描述 例子
= 简单的赋值运算符,将右操作数的值赋给左侧操作数 C = A + B将把A + B得到的值赋给C
+ = 加和赋值操作符,它把左操作数和右操作数相加赋值给左操作数 C + = A等价于C = C + A
- = 减和赋值操作符,它把左操作数和右操作数相减赋值给左操作数 C - = A等价于C = C - A
* = 乘和赋值操作符,它把左操作数和右操作数相乘赋值给左操作数 C * = A等价于C = C * A
/ = 除和赋值操作符,它把左操作数和右操作数相除赋值给左操作数 C / = A,C 与 A 同类型时等价于 C = C / A
(%)= 取模和赋值操作符,它把左操作数和右操作数取模后赋值给左操作数 C%= A等价于C = C%A
<< = 左移位赋值运算符 C << = 2等价于C = C << 2
>> = 右移位赋值运算符 C >> = 2等价于C = C >> 2
&= 按位与赋值运算符 C&= 2等价于C = C&2
^ = 按位异或赋值操作符 C ^ = 2等价于C = C ^ 2
| = 按位或赋值操作符 C | = 2等价于C = C | 2
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        int c = 0;
        c = a + b; // 30
        c += a ; // c = c+a = 30+10 = 40
        c -= a ; // c = c-a = 40-10 = 30
        c *= a ; // c = c*a = 30*10 = 300
        c /= a ; // c = c/a = 300/10 = 30
        c %= a ; //  c= c%a = 30%10 = 0      
        a = 10; 
        c = 15;
        c /= a ; // c = c/a = 15/10 = 1
        a = 10;
        c = 15;
        c %= a ; // c = c%a = 15%10 = 5
        c <<= 2 ; // c = c<<2 = 5<<2 = 20
        c >>= 2 ; // c = c>>2 = 20>>2 = 5
        c >>= 2 ; // c = c>>2 = 5>>2 = 1
        c &= a ; // c = c&a = 1&10 = (00000001 & 00001010=00000000) = 0
        c ^= a ; // c = c^a = 0^10 = (00000000 ^ 00001010=00001010) = 10
        c |= a ; // c = c|a = 10|10 = (00001010 | 00001010=00000000) = 0
    }
} 
6. 条件运算符
  • 条件运算符也被称为三元运算符。该运算符有 3 个操作数,并且需要判断布尔表达式的值。该运算符的主要是决定哪个值应该赋值给变量。

  • 三元运算符格式:(关系表达式) ?表达式 1:表达式 2

    public class Test {
       public static void main(String[] args){
          int a , b;
          a = 10;
          // 如果 a 等于 1 成立,则设置 b 为 20,否则为 30
          b = (a == 1) ? 20 : 30;
          System.out.println( "Value of b is : " +  b ); // 30
          // 如果 a 等于 10 成立,则设置 b 为 20,否则为 30
          b = (a == 10) ? 20 : 30;
          System.out.println( "Value of b is : " + b ); // 20
       }
    }
    
7. instanceof 运算符
  • 该运算符用于操作对象实例,检查该对象是否是一个特定类型(类类型或接口类型)。

  • instanceof 运算符使用格式如下:

    ( Object reference variable ) instanceof (class/interface type)

  • 如果运算符左侧变量所指的对象,是操作符右侧类或接口 (class/interface) 的一个对象,那么结果为真。

    String name = "James";
    boolean result = name instanceof String; // 由于 name 是 String 类型,所以返回真
    
  • 如果被比较的对象兼容于右侧类型,该运算符仍然返回 true。

    class Vehicle {}
     
    public class Car extends Vehicle {
       public static void main(String[] args){
          Vehicle a = new Car();
          boolean result =  a instanceof Car;
          System.out.println( result);    // true
       }
    }
    

二、Java 运算符优先级

  • 当多个运算符出现在一个表达式中,谁先谁后呢?这就涉及到运算符的优先级别的问题。在一个多运算符的表达式中,运算符优先级不同会导致最后得出的结果差别甚大。下表中具有最高优先级的运算符在的表的最上面,最低优先级的在表的底部。

    类别 操作符 关联性
    后缀 () [] . (点操作符) 左到右
    一元 expr++ expr-- 从左到右
    一元 ++expr --expr + - ~ ! 从右到左
    乘性 * /% 左到右
    加性 + - 左到右
    移位 >> >>> << 左到右
    关系 > >= < <= 左到右
    相等 == != 左到右
    按位与 左到右
    按位异或 ^ 左到右
    按位或 | 左到右
    逻辑与 && 左到右
    逻辑或 | | 左到右
    条件 ?: 从右到左
    赋值 = 、+ = 、- =、 * =、 / =、%=、 >> =、 << =、&= 、^ = 、| = 从右到左
    逗号 左到右

注意:

  1. 任何整数模 2 不是 0 就是 1,所以只要改变被模数就可以实现开关运算。

  2. 逻辑运算符除了 ! 外都是用于连接两个 boolean 类型表达式。

  3. 如果对负数取模,可以把模数负号忽略不记,如:5%-2=1。 但被模数是负数则不可忽略。此外,取模运算的结果不一定总是整数。

  4. 对于除号 /,它的整数除和小数除是有区别的:整数之间做除法时,只保留整数部分而舍弃小数部分。

  5. + 除字符串相加功能外,还能把非字符串转换成字符串。

  6. = 两侧数据类型不一致时,可以使用自动类型转换或使用强制类型转换原则进行处理。支持连续赋值。

  7. 三元运算符可简化 if-else 语句,三元运算符要求必须返回一个结果。

  8. 只有单目运算符、三元运算符、赋值运算符是从右向左运算的。

  9. 2 << 3 是算出 2 乘以 8 的最有效率的方法。

  10. 无符号右移时在最高位添零。

  11. Java 使用补码表示二进制数。

三、表达式

  • Java 中的语句有很多种形式,表达式就是其中一种形式。表达式由操作数与运算符所组成。

  • 操作数可以是常量、变量,也可以是方法;

  • 运算符就是数学中的运算符号如 +-*/%等。以下面的表达式(z+100)为例,z100 都是操作数,而 + 就是运算符。

  • 表达式的计算结果必须是一个值,如果表达式是一个条件,就会产生逻辑值结果,即真或假。在其他情况下,值通常为计算的结果。

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