JavaSE第三节————运算符

系列文章目录

JavaSE第三节————运算符

运算符

1. 什么是运算符
2. 算术运算符
3. 关系运算符
4. 逻辑运算符
5. 位运算符
6. 移位运算
7. 条件运算符
8. 运算符的优先级

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一、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; i
nt 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

二、算术运算符

1.基本四则运算符：加减乘除模(+ - * / %)

1. 都是二元运算符，使用时必须要有左右两个操作数
2. int / int 结果还是int类型，而且会向下取整
3. 做除法和取模时，右操作数不能为0
4. % 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
5. 两侧操作数类型不一致时，向类型大的提升

nt 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

int / int 结果还是int类型，而且会向下取整

public static void main(String[] args) {
        int a = 3;
        int b = 2;
        System.out.println(a / b);// 在数学中应该是1.5 但是在Java中输出结果为1
                             // 因为会向下取整，即小数点之后全部舍弃掉了
        // 如果要得到数学中的结果，可以使用如下方式
        double d = a*1.0 / b;
        System.out.println(d);
    }

做除法和取模时，右操作数不能为0

public static void main(String[] args) {
        int a = 1;
        int b = 0;
        System.out.println(a / b);//编译报错：做除法和取模时，右操作数不能为0
    }

% 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（ * * * ）

public static void main(String[] args) {
        System.out.println(11.5 % 2.0);//% 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
          // 运行结果1.5
    }

两侧操作数类型不一致时，向类型大的提升（ * * * ）

public static void main(String[] args) {
        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
    }

/ 操作符练习

public static void main(String[] args) {
        System.out.println(5/2);//结果为2,向下取整所以结果为2
        System.out.println((float)5/2);//结果为2.5
        System.out.println(5/(float)2);//结果为2.5
        System.out.println((float)(5/2));//结果为2.0，因为先计算括号内计算得到2，
                                         // 然后强制类型转换为float 所以结果打印2.0
    }

% 操作符练习

 public static void main(String[] args) {
        System.out.println(10 % 3);//结果为1
        System.out.println(-10 % 3);//结果为-1 ，负数除正数，剩余负数
        System.out.println(10 % -3);//结果为1    正数除负数，剩余整数数
        System.out.println(-10 % -3);//结果为-1
    }

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
注意：只有变量才能使用该运算符，常量不能使用

public static void main(String[] args) {
        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
    }

增量运算符有强转的作用

 public static void main(String[] args) {
        short a = 2;
        //a = a + 2;//编译报错，因为这里我们得明白a为short类型的，而2是整型，
                 // 当a+2时，就会提升为整型，而变量a依旧是short，无法存放int型。

        //解决方法
        a += 2; //而当我们用增量运算符时，他会自动帮我们把a+2得结果转换为short型；
        System.out.println(a);
    }

3.自增/自减运算符 ++ –（ * * ）

++是给变量的值+1，–是给变量的值-1

1. 如果单独使用，【前置++】和【后置++】没有任何区别
2. 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
3. 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

 public static void main(String[] args) {
        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
    }

与C语言不同的情况

在vs2022中

#include
int main()
{
	int a = 10;
	a = a++;
	printf("%d", a);
}

在IDEA中

public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        a = a++;
        System.out.println(a);//在VS2022中打印结果应该是11，a在被赋值10后++，最后打印结果是11.
                              //但在Java中结果为10，
                               // 原因比较复杂，与Java的操作表和局部变量表有关，要结合汇编理解
    }

三、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
注意事项
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

public static void main(String[] args) {
        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
    }

四、逻辑运算符

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。
注意：当表达式1为假时，表达式2不进行计算

public static void main(String[] args) {
        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
    }

2.逻辑或 ||（ * * * ）

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
注意：左右表达式至少有一个位真，则结果为真

 public static void main(String[] args) {
        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
    }

3.逻辑非 !( * * * ）

语法规则：! 表达式
真变假，假变真

   public static void main(String[] args) {
        int a = 1;
        //System.out.println(!a);//编译错误，！只能和true和false一起用
        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( * * * ）

1. 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.
2. 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.
3. & 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（返回值是最后一个表达式的结果）

public static void main(String[] args) {
        System.out.println(10 > 20 && 10 / 0 == 0); // 打印 false
                        //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.

        System.out.println(10 < 20 || 10 / 0 == 0); // 打印 true
                       //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
    }

public static void main(String[] args) {
        //System.out.println(10 > 20 & 10 / 0 == 0); // 可以表示&&，但不能短路
        System.out.println(20 > 10 & 10 / 1 == 0);//返回值是最后一个表达式的结果

        //System.out.println(10 < 20 | 10 / 0 == 0); // 可以表示||，但不能短路
        System.out.println(10 > 20 | 10 / 1 == 10); //返回值是最后一个表达式的结果
    }

五、位运算符

1. 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。
2. 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。
3. 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)。
4. 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
注意: 当 & 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.

public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        //a的二进制：0 0 0 0 1 0 1 0
        //b的二进制：0 0 0 1 0 1 0 0

        //&按位与后：0 0 0 0 0 0 0 0
        System.out.println(a & b);//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
注意: 当 | 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.

public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        //a的二进制：0 0 0 0 1 0 1 0
        //b的二进制：0 0 0 1 0 1 0 0

        //|按位或后：0 0 0 1 1 1 1 0
        System.out.println(a | b);//结果是30
    }

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

public static void main(String[] args) {
        int a = 15;
        //0 （符号位）0 0 0 1 1 1 1 f的二进制补码

        //~ 按位取反后
        //1 （符号位）1 1 1 0 0 0 0 //补码
        //1 （符号位）1 1 0 1 1 1 1 //补码-1的反码
        //1 （符号位）0 0 1 0 0 0 0//符号位不变其他位按位取反的原码
        System.out.printf("%d\n", ~a);
    }

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.

 public static void main(String[] args) {
        int a = 0x1;
        int b = 0x2;
        //a的2进制 0000 0001
        //b的2进制 0000 0010

        //^按位异或后
        //        0000 0011 --- 3
        System.out.printf("%x\n", a ^ b);
    }

六、移位运算

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 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

1.左移 <<( * * * ）

最左侧位不要了, 最右侧补 0
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

public static void main(String[] args) {
        int a = 0x10;//十进制的16
        //二进制表示 0 0 0 1 0 0 0 0
        System.out.printf("%x\n", a << 1);
        //二进制表示 0 0 1 0 0 0 0 0 --> Ox20
        System.out.printf("%d\n", a << 1);
        // Ox20的十进制-->32
    }

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)

ublic static void main(String[] args) {
        int a = 0x10;
        System.out.printf("%x\n", a >> 1);
      // 运行结果(注意, 是按十六进制打印的)8

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

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

3.无符号右移 >>>( * * * ）

最右侧位不要了, 最左侧补 0.

 public static void main(String[] args) {
        int a = 0xffffffff;
        System.out.printf("%x\n", a >>> 1);
      // 运行结果(注意, 是按十六进制打印的)7fffffff
    }

七、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

public static void main(String[] args) {

        int a = 10;
        int b = 20;
        int max = a > b ? a : b;
        System.out.println(max);
    }

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。
2. 表达式不能单独存在，其产生的结果必须要被使用。

案例一

public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        //int c = a > b? 1 : 2.0;//表达式2和表达式3的结果要是同类型的
        double d = a < b? 1 : 2.0; // 除非能发生类型隐式类型转换
        System.out.println(d);
    }

案例二

 public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        a > b? a : b;
    }

案例三

public static void main(String[] args) {
        boolean flag = true == true ? false ? true : false :true;
        System.out.println(flag);
    }

八、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

public static void main(String[] args) {

        int a = 10;
        int b = 20;
        int c = a + (b - a) >> 1;//右移 1 位, 相当于原数字 / 2. 
               //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。
        System.out.println(c);
    }

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

public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        int c = a + ((b - a) >> 1);//右移 1 位, 相当于原数字 / 2.
        System.out.println(c);
    }