【JavaSE语法】运算符

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，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
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

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二、 算术运算符

1. 基本四则运算符：加减乘除模(+ - * / %)

System.out.println(11.5 % 2.0);
 
// 运行结果
1.5

注意：

(1)都是二元运算符，使用时必须要有左右两个操作数

(2)做除法和取模时，右操作数不能为0

(3)% 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

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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

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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：

(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

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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

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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(true/false)

(1) 逻辑与 &&(只要有1个为假，整个表达式就为假）

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

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

短路与&&：只要表达式1为假，就不会执行表达式2

eg：

System.out.println((10>20)&&(10/0==0))     //打印false

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

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(2)逻辑 ||(至少1个为真，整个表达式才为真）

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

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

短路或||：只要一个表达式为真，就不会执行表达式2

eg：

System.out.println((10<20)&&(10/0==0))     //打印true

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

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(3) 逻辑非 !（真变假，假变真）

语法规则：! 表达式

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

注意：

在Java中int a=10；if（！a）是不允许的 （除非a为布尔类型的true/false)

语法规则：! 表达式中的表达式一定是布尔类型

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（4）短路求值

&& 和 || 遵守短路求值的规则

注意：

& 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

但是不建议这样写

System.out.println(10 > 20 & 10 / 0 == 0); // 程序抛出异常
System.out.println(10 < 20 | 10 / 0 == 0); // 程序抛出异常

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5. 位运算符（操作二进制位）

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 &: 同1为 1, 否则为 0

int a = 10;    //1010
int b = 20;    //10100
System.out.println(a & b);    //0

(2) 按位或 |: 有1则1，否则为0

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("%x\n", ~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)按位异或 ^: 同为0，异为1

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

类似于找不同， 不同就圈起来，标记为1，相同就不用操作，为0

n ^ n = 0  （一个数和本身异或为0）

0 ^ n = n    (0和一个数异或为这个数）

应用：找单身狗：1 2 3 2 1（找出出现一次的数）

每个数异或，最后得到的结果就是单身狗（异或运算是符合交换律的）

1^1=0,   2^2=0,   3^0=3

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6. 移位运算(了解)（对补码操作）

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.（相当于*2)

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)
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)

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

 对于正数>>，就相当于/2

对于负数就不一定了

eg：-1（int）>>1得到的还是-1（负数补符号位）（补码进行移位操作）

 (3) 无符号右移 >>>: 最右侧位不要了, 最左侧补 0

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

如果a是byte进行移位操作，会先整形提升为int类型（因为移位的位数是int类型）

-1（int）>>>1:得到的是2的31次方-1

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  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)正数右移 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

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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（一定要赋值，或者直接打印，不能独立存在）

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;  //error

这样就是可以的 

int a = 10;
int b = 20;
double c = a < b? 1 : 2.0;  //1.0

(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

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8. 运算符的优先级（不需要记，需要时加括号）

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);

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