运算符概述

运算符是指对操作数的运算方式。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）。我们一一来学习：

          

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。
• 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

代码演示，常见运算符

/*
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 Demo04Operator {
    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);
        
        // 两个变量之间也可以进行数学运算
        int a = 20;
        int b = 30;
        System.out.println(a - b); // -10
        
        // 变量和常量之间可以混合使用
        System.out.println(a * 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); // 余数，模，1
        
        // int + double --> double + double --> double
        double result3 = x + 2.5;
        System.out.println(result3); // 12.5
    }
}

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：byte,short,char  int  long  float  double

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），那么关系运算符都有哪些呢？>、>=、<、<=、==、!=

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

 
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。
    }
}

逻辑运算符

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 。

“&”和“&&”的区别：

• 单&时，左边无论真假，右边都进行运算；
• 双&时，如果左边为真，右边参与运算，如果左边为假，那么右边不参与运算。
• “|”和“||”的区别同理，||表示：当左边为真，右边不参与运算。

异或( ^ )与或( | )的不同之处是：当左右都为true时，结果为false。

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
    }
}

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：

    1. 只有变量才能使用赋值运算符，常量不能进行赋值。
    2. 复合赋值运算符其中隐含了一个强制类型转换。使用扩展赋值运算符的时候，永远都不会改变运算结果类型。

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。
    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 Demo {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 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
        a += 5; 
        System.out.println(a); // 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
    }
}

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);
 
    }
}

位运算符的细节

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。
• 负数的补码：其反码加1。

计算机以二进制补码的形式保存所有的整数。

• 正数的原码、反码、补码都相同
• 负数的补码是其反码+1

为什么要使用原码、反码、补码表示形式呢？

计算机辨别“符号位”显然会让计算机的基础电路设计变得十分复杂! 于是 人们想出了将符号位也参与运算的方法. 我们知道, 根据运算法则减去一个正 数等于加上一个负数, 即: 1-1 = 1 + (-1) = 0 , 所以机器可以只有加法而没有 减法, 这样计算机运算的设计就更简单了。