day04_常见的运算符

2024-03-26 09:19:58

运算符概述

运算符：对常量或者变量进行操作的符号。组成表达式的 Java 操作符有很多种（什么是操作数和操作符，例如 1+2，其中 1 和 2 都是操作数，+是操作符，操作符和操作数联合起来构成表达式）。运算符按照其要求的操作数数目来分，可以有单目运算符（1 个操作数）、双目运算符（2 个操作数）和三目运算符（3 个操作数）。运算符按其功能来分有：

算术运算符
赋值运算符
比较运算符（关系运算符）
逻辑运算符
位运算符
三元运算符

运算符是存在优先级的，那么如果不确定它们的优先级怎么办，其实很简单，直接加小括号就可以了，添加有小括号优先级一定是高的，所以优先级不需要死记硬背，不确定就加小括号，例如：1 + 2 * 3，想确保先求和，你就需要这样写：(1+2)*3。

算术运算符

算术运算符包括：+（两个数字求和）、-（两个数字相减）、*（两个数字乘积）、/（两个数字相除）、%（两个数字取模或者求余）、++（单目运算符，对数字自加 1）、--（单目运算符，对数字自减 1）。如下图所示：

注意事项：

/和%的区别：两个数据做除法，/取结果的商，%取结果的余数。整数操作只能得到整数，要想得到小数，必须有浮点数参与运算。取模运算对于浮点数同样有效
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

代码示例

/*
除法公式：
被除数 / 除数 = 商 ... 余数
对于一个整数的表达式来说，除法用的是整除，整数除以整数，结果仍然是整数。只看商，不看余数。
只有对于整数的除法来说，取模运算符才有余数的意义。
注意事项：
    1. 一旦运算当中有不同类型的数据，那么结果将会是数据类型范围大的那种。
*/
public class Demo02Operator {
    public static void main(String[] args) {
        // 两个常量之间可以进行数学运算
        System.out.println(20 + 30);//50
 
        // 两个变量之间也可以进行数学运算
        int i = 20;
        int t = 30;
        System.out.println(i - t); // -10
 
        // 变量和常量之间可以混合使用
        System.out.println(i * 10); // 200
 
        int x = 10;
        int y = 3;
 
        int result1 = x / y;
        System.out.println(result1); // 3
 
        int result2 = x % y;
        System.out.println(result2); // 1
 
        // int + double --> double + double --> double
        double result3 = x + 2.5;
        System.out.println(result3); // 12.5
 
        //任意四位数，倒叙输出，比如数字1234 输出4321
        int a = 1234;
        //获取个位数
        int g = a % 10;
        //获十位数
        int s = a / 10 % 10;
        //获取百位数
        int b = a / 100 % 10;
        //获取千位数
        int q = a / 1000;
        //倒叙输出
        System.out.print(g);
        System.out.print(s);
        System.out.print(b);
        System.out.print(q);
    }
}

字符的“+”操作：拿字符在计算机底层对应的数值来进行计算的

算术表达式中包含多个基本数据类型的值的时候，整个算术表达式的类型会自动进行提升。 提升规则：

byte类型，short类型和char类型将被提升到int类型
整个表达式的类型自动提升到表达式中最高等级操作数同样的类型，等级顺序如下图所示：

代码示例

public class VariableTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        //定义两个变量
        int i = 10;
        char c = 'A'; //'A'的值是65
        c = 'a'; //'a'的值是97
        System.out.println(i + c);//107
        
        c = '0'; //'0'的值是48
        //char ch = i + c;
        //char类型会被自动提升为int类型
        int j = i + c;
        System.out.println(j);//58
    }
}

字符串的“+”操作：在”+”操作中，如果出现了字符串，就是连接运算符，否则就是算术运算。当连续进行“+”操作时，从左到右逐个执行。

/*
四则运算当中的加号“+”有常见的三种用法：
1. 对于数值来说，那就是加法。
2. 对于字符char类型来说，在计算之前，char会被提升成为int，然后再计算。
char类型字符，和int类型数字，之间的对照关系表：ASCII、Unicode
3. 对于字符串String（首字母大写，并不是关键字）来说，加号代表字符串连接操作。
任何数据类型和字符串进行连接的时候，结果都会变成字符串
*/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // 字符串类型的变量基本使用
        // 数据类型 变量名称 = 数据值;
        String str1 = "Hello";
        System.out.println(str1); // Hello
 
        System.out.println("Hello" + "World"); // HelloWorld
 
        String str2 = "Java";
        // String + int --> String
        System.out.println(str2 + 20); // Java20
 
        // 优先级问题
        // String + int + int
        // String        + int
        // String
        System.out.println(str2 + 20 + 30); // Java2030
 
        System.out.println(str2 + (20 + 30)); // Java50
    }
}

自增自减运算符（属于算数运算符）

详解

基本含义：让一个变量涨一个数字1，或者让一个变量降一个数字1
使用格式：写在变量名称之前，或者写在变量名称之后。例如：++i，也可以i++

使用方式：

单独使用：不和其他任何操作混合，自己独立成为一个步骤。
混合使用：和其他操作混合，例如与赋值混合，或者与打印操作混合，等。

使用区别：

在单独使用的时候，前++和后++没有任何区别。也就是：++i;和i++;是完全一样的。
在混合的时候，有【重大区别】
- 如果是【前++】，那么变量【立刻马上+1】，然后拿着结果进行使用。
- 如果是【后++】，那么首先使用变量本来的数值，【然后再让变量+1】。

注意事项：

只有变量才能使用自增、自减运算符。常量不可发生改变，所以不能用。
无论是前++/--还是后++/--，只要执行完 ++/--，最终的结果都会让变量自加 1/ 减1 。

代码示例

package demo;
 
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        int num1 = 10;
        System.out.println(num1); // 10
        ++num1; // 单独使用，前++
        System.out.println(num1); // 11
        num1++; // 单独使用，后++
        System.out.println(num1); // 12
 
 
        // 与打印操作混合的时候
        int num2 = 20;
        // 混合使用，先++，变量立刻马上变成21，然后打印结果21
        System.out.println(++num2); // 21
        System.out.println(num2); // 21
 
 
        int num3 = 30;
        // 混合使用，后++，首先使用变量本来的30，然后再让变量+1得到31
        System.out.println(num3++); // 30
        System.out.println(num3); // 31
 
 
        int num4 = 40;
        // 和赋值操作混合
        int result1 = --num4; // 混合使用，前--，变量立刻马上-1变成39，然后将结果39交给result1变量
        System.out.println(result1); // 39
        System.out.println(num4); // 39
 
 
        int num5 = 50;
        // 混合使用，后--，首先把本来的数字50交给result2，然后我自己再-1变成49
        int result2 = num5--;
        System.out.println(result2); // 50
        System.out.println(num5); // 49
 
 
        int x = 10;
        int y = 20;
        // 11 + 20 = 31
        int result3 = ++x + y--;
        System.out.println(result3); // 31
        System.out.println(x); // 11
        System.out.println(y); // 19
 
        // 30++; // 错误写法！常量不可以使用++或者--
    }
}

关系运算符

关系运算符主要是完成数据和数据之间的比较，比如：5>3，结果是 true（真），5>10，结果是 false（假）。

注意：

比较运算符的结果一定是一个boolean值，成立就是true，不成立就是false。千万不要把“==”误写成“=”。
如果进行多次判断，不能连着写。数学当中的写法，例如：1 < x < 3 程序当中【不允许】这种写法

代码示例

/*
        一定要记住一个规则：
            所有的关系运算符的运算结果都是布尔类型，
            不是true就是false，不可能是其他值。
        
        在java语言中:
            = ： 赋值运算符
            == ：关系运算符，判断是否相等。
        
        注意：关系运算符中如果有两个符号的话，两个符号之间不能有空格。
            >= 这是对的, > = 这是不对的。
            == 这是对的，= = 这是不对的。
*/
 
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(10 > 5); // true
        int num1 = 10;
        int num2 = 12;
        System.out.println(num1 < num2); // true
        System.out.println(num2 >= 100); // false
        System.out.println(num2 <= 100); // true
        System.out.println(num2 <= 12); // true
        System.out.println("===============");
        
        System.out.println(10 == 10); // true
        System.out.println(20 != 25); // true
        System.out.println(20 != 20); // false
        
        int x = 2;
        // System.out.println(1 < x < 3); // 错误写法！编译报错！不能连着写。
    }
}

赋值运算符

赋值类的运算符包括基本赋值运算符（=）和扩展的赋值运算符（+=、-=、*=、/=、%=）。

注意事项：

只有变量才能使用赋值运算符，常量不能进行赋值。
赋值运算符直接在原来的变量上进行操作,所以不会改变变量的数据类型，复合赋值运算符其中隐含了一个强制类型转换。
赋值赋值运算符在编写的时候，两个符号之间不能有空格。使用此运算符的时候，必须保证数据运算的结果的不能超过左边数据类型的最大取值范围，否则会出现不可预估的结果、
= 将右边的值赋值给左边的变量，一定要等右边所有的代码运算完毕再进行赋值
当“=”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。不建议使用

代码示例

/*
赋值运算符分为：
基本赋值运算符：就是一个等号“=”，代表将右侧的数据交给左侧的变量。
赋值运算符“=”右边优先级比较高，先执行右边的表达式
    int a = 30;
复合赋值运算符：
    +=        a += 3        相当于        a = a + 3
    -=        b -= 4        相当于        b = b - 4
    *=        c *= 5        相当于        c = c * 5
    /=        d /= 6        相当于        d = d / 6
    %=        e %= 7        相当于        e = e % 7
*/
public class Demo03Operator {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 10;
        // 按照公式进行翻译：a = a + 5
        // a = 10 + 5;
        // a = 15;
        // a本来是10，现在重新赋值得到15
        i += 5;
        System.out.println(i); // 15

        int x = 10;
        // x = x % 3;
        // x = 10 % 3;
        // x = 1;
        // x本来是10，现在重新赋值得到1
        x %= 3;
        System.out.println(x); // 1

        // 50 = 30; // 常量不能进行赋值，不能写在赋值运算符的左边。错误写法！

        byte num = 30;
        // num = num + 5;
        // num = byte + int
        // num = int + int
        // num = int
        // num = (byte) int
        num += 5;
        System.out.println(num); // 35

        //变量交换
        int a = 30;
        int b = 40;
        int temp;
        //使用中间变量
        temp = a;
        a = b;
        b = temp;
        System.out.println(a);//40
        System.out.println(b);//30
        int c = 11;
        int d = 21;
        //变量交换 不使用中间变量
        c = c + d;
        d = c - d;
        c = c - d;
        System.out.println(c);//21
        System.out.println(d);//11

    }
}

逻辑运算符

主要包括逻辑与（&），逻辑或（|），逻辑异或（^），短路与（&&），短路或（||）。所有逻辑运算符的特点是操作数都是布尔类型，并且最终的运算结果也是布尔类型。

注意：

逻辑运算符用于连接布尔型表达式，在Java中不可以写成3<x<6，应该写成x>3 & x<6 。
逻辑与&，无论左边真假，右边都要执行。
短路与&&，如果左边为真，右边执行；如果左边为假，右边不执行。
逻辑或|，无论左边真假，右边都要执行。
短路或||，如果左边为假，右边执行；如果左边为真，右边不执行。

常用的逻辑运算符

代码示例

/*
与（并且）    &&    全都是true，才是true；否则就是false
或（或者）    ||    至少一个是true，就是true；全都是false，才是false
非（取反）    !    本来是true，变成false；本来是false，变成true
与“&&”，或“||”，具有短路效果：
如果根据左边已经可以判断得到最终结果，那么右边的代码将不再执行，从而节省一定的性能。
注意事项：
1. 逻辑运算符只能用于boolean值。
2. 与、或需要左右各自有一个boolean值，但是取反只要有唯一的一个boolean值即可。
3. 与、或两种运算符，如果有多个条件，可以连续写。
两个条件：条件A && 条件B
多个条件：条件A && 条件B && 条件C
TIPS：
对于1 < x < 3的情况，应该拆成两个部分，然后使用与运算符连接起来：
int x = 2;
1 < x && x < 3
*/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(true && false); // false
        // true && true --> true
        System.out.println(3 < 4 && 10 > 5); // true
        System.out.println("============");
        
        System.out.println(true || false); // true
        System.out.println(true || true); // true
        System.out.println(false || false); // false
        System.out.println("============");
        
        System.out.println(true); // true
        System.out.println(!true); // false    
        System.out.println("============");
        
        int a = 10;
        // false && ...
        System.out.println(3 > 4 && ++a < 100); // false
        System.out.println(a); // 10
        System.out.println("============");
        
        int b = 20;
        // true || ...
        System.out.println(3 < 4 || ++b < 100); // true
        System.out.println(b); // 20
    }
}

三目运算符

执行流程：

首先计算关系表达式的值
如果值为true，表达式1的值就是运算结果
如果值为false，表达式2的值就是运算结果

代码示例

/*
格式：
数据类型 变量名称 = 条件判断 ? 表达式A : 表达式B;
流程：
首先判断条件是否成立：
    如果成立为true，那么将表达式A的值赋值给左侧的变量；
    如果不成立为false，那么将表达式B的值赋值给左侧的变量；
二者选其一。
*/
public class Demo{
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        
        // 数据类型 变量名称 = 条件判断 ? 表达式A : 表达式B;
        // 判断a > b是否成立，如果成立将a的值赋值给max；如果不成立将b的值赋值给max。二者选其一
        int max = a > b ? a : b; // 最大值的变量
        System.out.println("最大值：" + max); // 20
        
        // int result = 3 > 4 ? 2.5 : 10; // 错误写法！
        
        System.out.println(a > b ? a : b); // 正确写法！
        
        // a > b ? a : b; // 错误写法！
    }
}

注意事项：必须同时保证表达式A和表达式B都符合左侧数据类型的要求。三元运算符的结果如果不使用变量保存则必须被使用。

位运算符

位运算是直接对整数的二进制进行的运算且位运算符操作的都是整型的数据。

代码示例

/*
结论：
1. 位运算符操作的都是整型的数据
2. << ：在一定范围内，每向左移1位，相当于 * 2
   >> :在一定范围内，每向右移1位，相当于 / 2
面试题：最高效方式的计算2 * 8 ？  2 << 3  或 8 << 1
*/
class BitTest {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 21;
        i = -21;
        System.out.println("i << 2 :" + (i << 2));
        System.out.println("i << 3 :" + (i << 3));
        System.out.println("i << 27 :" + (i << 27));
 
        int m = 12;
        int n = 5;
        System.out.println("m & n :" + (m & n));
        System.out.println("m | n :" + (m | n));
        System.out.println("m ^ n :" + (m ^ n));
 
        //练习：交换两个变量的值
        int num1 = 10;
        int num2 = 20;
        System.out.println("num1 = " + num1 + ",num2 = " + num2);
 
        //方式一：定义临时变量的方式
        //推荐的方式
        int temp = num1;
        num1 = num2;
        num2 = temp;
 
        //方式二：好处：不用定义临时变量  
        //弊端：① 相加操作可能超出存储范围 ② 有局限性：只能适用于数值类型
        //num1 = num1 + num2;
        //num2 = num1 - num2;
        //num1 = num1 - num2;
 
        //方式三：使用位运算符
        //有局限性：只能适用于数值类型
        //num1 = num1 ^ num2;
        //num2 = num1 ^ num2;
        //num1 = num1 ^ num2;
 
        System.out.println("num1 = " + num1 + ",num2 = " + num2);
 
    }
}

关于进制

所有数字在计算机底层都以二进制形式存在。

对于整数，有四种表示方式：

二进制(binary)：0,1 ，满2进1.以0b或0B开头。
十进制(decimal)：0-9 ，满10进1。
八进制(octal)：0-7 ，满8进1. 以数字0开头表示。
十六进制(hex)：0-9及A-F，满16进1. 以0x或0X开头表示。此处的A-F不区分大小写。如：0x21AF +1= 0X21B0

二进制

Java整数常量默认是int类型，当用二进制定义整数时，其第32位是符号位；当是long类型时，二进制默认占64位，第64位是符号位

二进制的整数有如下三种形式：

原码：直接将一个数值换成二进制数。最高位是符号位
负数的反码：是对原码按位取反，只是最高位（符号位）确定为1。

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三目运算符

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