JavaSE语法系列——第三节--运算符

运算符

• 1. 什么是运算符
• 2. 算术运算符
• • 1. 基本四则运算符：加减乘除模(+ - * / %)
  • • 5 / 0 (java异常)
    • 求余数
    • • 都是二元运算符，使用时必须要有左右两个操作数
      • 做除法和取模时，右操作数不能为0
      • % 不仅可以对整形取模，也可以对double类型取模，但是没有意义，一般都是对整形取模的
      • 两侧操作数类型不一致时，向类型大的提升
  • 2. 增量运算符 += -= *= %=
  • • short a = a + 1报错 但是 += 就可以
  • 3. 自增/自减运算符 ++ --
• 3. 关系运算符
• • float 和 0的比较
• 4. 逻辑运算符(重点)
• • 布尔表达式
  • 1. 逻辑与 &&
  • • 短路情况
  • 2. 逻辑 ||
  • • 短路情况
  • 3. 逻辑非 !
  • 4. 短路求值
• 5. 位运算符
• • 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
  • 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
  • 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
  • 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
• 6. 移位运算(了解)
• • 1. 左移 <<: 最左侧位不要了, 最右侧补 0.
  • 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)（算术）
  • 3. 无符号右移 >>>: 最右侧位不要了, 最左侧补 0.（逻辑）
• 7. 条件运算符
• • 1. 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**
  • 2. 表达式不能单独存在，其产生的结果必须要被使用
  • • 如果a，b不是同类型，会类型提升
• 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 1. 基本四则运算符：加减乘除模(+ - * / %)

int a = 20; 
int b = 10; 
System.out.println(a + b); // 30 
System.out.println(a - b); // 10 
System.out.println(a * b); // 200 
System.out.println(a / b); // 2 
System.out.println(a % b); // 0 --->模运算相当于数学中除法的余数

5 / 0 (java异常)

求余数

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

int a = 3; 
int b = 2; 
// 在数学中应该是1.5 但是在Java中输出结果为1 会向下取整，即小数点之后全部舍弃掉了 
System.out.println(a / b); 

// 如果要得到数学中的结果，可以用double类型来接收

double d = a / b; 
System.out.println(d);

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) 
// 运行结果 Exception in thread "main" 
java.lang.ArithmeticException:  / by zero
	at Test.main(Test.java:5)

% 不仅可以对整形取模，也可以对double类型取模，但是没有意义，一般都是对整形取模的

System.out.println(11.5 % 2.0); 
// 运行结果 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. 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

注意：只有变量才能使用该运算符，常量不能使用

short a = a + 1报错 但是 += 就可以

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

注意：

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; 
// 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); // false 
System.out.println(a != b); // true 
System.out.println(a < b); // true 
System.out.println(a > b); // false 
System.out.println(a <= b); // true 
System.out.println(a >= b); // 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

float 和 0的比较

4. 逻辑运算符(重点)

逻辑运算符主要有三个: && || ! ，运算结果都是 boolean类型(注意：不是0和1)

布尔表达式

结果是 true 或者 false 就是布尔表达式

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。
相当于现实生活中的且，比如：如果是学生，并且 带有学生证 才可以享受半票。
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

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

短路情况

如果 && 前的为假了，那么就不执行后面的表达式了

在短路后面，如果是不执行，那么可以是错误程序

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。
相当于现实生活中的或，比如：买房子交钱时，全款 或者 按揭都可以，如果全款或者按揭，房子都是你的，否则站一边去。

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

注意：左右表达式至少有一个位真，则结果为真

短路情况

如果 || 前面的为 真，那么就不执行 后面的表达式

3. 逻辑非 !

语法规则：
! 表达式
真变假，假变真。

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

4. 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

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.

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(01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

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

进行按位运算, 需要先把 10 和 20 转成二进制, 分别为 1010 和 10100

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

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

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.

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

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

注意:

1. 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.
2. 0xf 表示 10 进制的 15, 也就是二进制的 1111
3. printf 能够格式化输出内容, %x 表示按照十六进制输出.
4. 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

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

注意：如果两个数相同，则异或的结果为0

6. 移位运算(了解)

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.

int a = 0x10; 
System.out.printf("%xn", a << 1); 
// 运行结果(注意, 是按十六进制打印的) 
20

注意：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)（算术）

int a = 0x10; 
System.out.printf("%xn", a >> 1); 
// 运行结果(注意, 是按十六进制打印的) 
8
int b = 0xffff0000; 
System.out.printf("%xn", b >> 1); 
// 运行结果(注意, 是按十六进制打印的) 
ffff8000

3. 无符号右移 >>>: 最右侧位不要了, 最左侧补 0.（逻辑）

int a = 0xffffffff; 
System.out.printf("%xn", a >>> 1); 
// 运行结果(注意, 是按十六进制打印的) 
7fffffff

注意:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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

// 求两个整数的最大值 
int a = 10; 
int b = 20; 
int max = a > b ? a : b;

注意：

1. 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;

2. 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

//不过可以用
System.out.printf(a > b? a : b); //这个是语句的

如果a，b不是同类型，会类型提升

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);

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);