【Java基础篇】运算符

快来打我* 2024-05-23 14:03 46阅读 0赞

> **作者简介：** 辭七七，目前大一，正在学习C/C++，Java，Python等  
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> **文章收录专栏**：[Java.SE][]，本专栏主要讲解运算符，程序逻辑控制，方法的使用，数组的使用，类和对象，继承和多态，抽象类和接口等内容  
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![在这里插入图片描述][442342ea997f4d5cb61caab67b9a4d42.gif_pic_center]

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#### 运算符 ####

*  1. 算术运算符
 *  2. 关系运算符
 *  3. 逻辑运算符(重点)
 *  4. 位运算符
 *  6. 移位运算
 *  6. 条件运算符
 *  7. 运算符的优先级

## 1. 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

**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.  int / int 结果还是int类型，而且会向下取整

3/2在数学中应输出1.5，但是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

int a = 3;
    
    int b = 2;
    System.out.println(a / b);

结果演示：  
![在这里插入图片描述][86d30c97b125475bae12fbd35a16faec.png]  
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);

结果演示：  
![在这里插入图片描述][7c9697505026400e91bb559db2fb206e.png]

1.  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)

`ArithmeticException`属于异常，种类为算数异常（异常有很多，后续会写）

1.  % 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

取模操作符的简单应用

System.out.println(10%3);
    System.out.println(10%-3);
    System.out.println(-10%3);
    System.out.println(-10%-3);
    System.out.println(11.5 % 2);

运行结果：  
![在这里插入图片描述][d56099a3a0cd4a04a06eb64a8728366e.png]

1.  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

下面我们看一个不同类型的增量计算

long d = 100;
     int c = 9;
     c += d;//c = (int)(c + d) 特点：运算符会帮我们进行类型转换
     System.out.println(c);

**注意：** 只有变量才能使用该运算符，常量不能使用。

**3. 自增/自减运算符 `++ --`**  
\++是给变量的值+1，–是给变量的值-1。  
*后置++*

int a = 1;
     int b = 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1
    
     System.out.println(b);     // 输出1

*前置++*

int a = 1;
    int b = ++a;    // 前置++   表示给a的值加1
    //a = a + 1  b = a
    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3
    System.out.println(b);     // 输出2

**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

## 2. 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

![在这里插入图片描述][6ff46950e434482294f32db66bab2fc0.png]  
程序会报警告，因为`3 < a`的结果是 true 或者 false ，true 或 false属于布尔类型，5为int型，二者不能互相比较

## 3. 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。

**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。

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。

![在这里插入图片描述][adbe0bdbca174263b09911a7bf8170ad.png]

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 `||`**  
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。  
![在这里插入图片描述][25efbcb9646f4092861926d68fbe24ea.png]

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**

**3. 逻辑非 `!`**

语法规则：`! 表达式`，表达式必须是`boolean类型`的结果  
**真变假，假变真**  
![在这里插入图片描述][010af397d4d4448482d7515ecbe9dc5c.png]

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
    //当表达式1为假的时候就不会执行表达式2了
    
    System.out.println(10 < 20 || 10 / 0 == 0);       // 打印 true
    //当第一个表达式为真的时候就不会执行第二个表达式了

**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.

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

## 4. 位运算符 ##

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.  
我们可以列一个表来计算二进制位  
![在这里插入图片描述][e306b894a4644bcf8fa942b06c46210a.png]  
以5为例  
![在这里插入图片描述][63000448d56b438da620b28eb97cfba2.png]  
其余地方补0就是5的二进制位了

**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);

结果为0

进行按位运算, 需要先把 10 和 20 转成二进制, 分别为 1010 和 10100  
![在这里插入图片描述][d7772e6068a94d60afac8dbeac4412f4.png]  
**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);

运算方式和按位于类似.  
![在这里插入图片描述][0e0c4e904ece482eba1a6c2d9652fe4a.png]  
**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);
    //打印结果为fffffff0

**注意:**

*  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.
 *  0xf 表示 10 进制的 15, 也就是二进制的 1111
 *  printf 能够格式化输出内容, %x 表示按照十六进制输出.
 *  \\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("%x\n", a ^ b);
    //结果为3

这里我们有两个结论：

> n ^ n = 0  
> 0 ^ n = n

**注意：** 如果两个数相同，则异或的结果为0

## 6. 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 <<**: 最左侧位不要了, 最右侧补 0.  
我们以11为例  
二进制序列`0000 1011`  
11 >> 1之后二进制序列`0001 0110`  
此时所表示的数为22

**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)  
还是以11为例  
二进制序列`0000 1011`  
1 << 1之后二进制序列`0000 0101`

左移与右移的区别  
![在这里插入图片描述][37f518f3463d4c38b61354fa70750ea3.png]  
**3. 无符号右移 >>>**: 最右侧位不要了, 最左侧补 0.  
![在这里插入图片描述][49879b4dbbb5442595d850127f4b21a4.png]  
**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.

## 6. 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.

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

输出结果为20

**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  
    例如：

int a = 10;
    
    int b = 20;
    
    a > b? a : b;     // 报错：Error:(15, 14) java: 不是语句

## 7. 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 -

// 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.

> 好了，关于【Java基础篇】运算符，七七今天就先分享到这里，如果这篇文章对大家有帮助，请佬佬们点个赞再走吧！如果发现什么问题，欢迎评论区留言！??

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