运算符

BIT-3 运算符
- 1. 什么是运算符
- 2. 算数运算符
- - 2.1 基本四则运算符
  - 2.2 增量运算符
  - 2.3 自增/自减运算符
- 3. 关系运算符
- 4. 逻辑运算符（重点）
- - 4.1 逻辑与&&
  - 4.2 逻辑或||
  - 4.3 逻辑非！
  - 4.4 短路求值
- 5. 位运算符
- - 5.1 按位与&
  - 5.2 按位或|
  - 5.3 按位取反~
  - 5.4 按位异或^
- 6. 移位运算符（了解）
- - 6.1左移<<
  - 6.2右移>>
  - 6.3无符号右移>>>
- 7. 条件运算符（三目运算符）
- 8. 运算符的优先级

BIT-3 运算符

【本节目标】

熟练掌握各种运算符

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。

表达式：运算符和运算对象组成的,单独的一个运算对象(常量/变量)也可以叫做表达式

2. 算数运算符

2.1 基本四则运算符

基本四则运算符有+ - * / %

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：

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

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

    System.out.println(11.5%2.5);  //在Java里面是允许的
}
//--------------
//编译器运行结果为
//1
//1
//-1
//-1
//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

2.2 增量运算符

增量运算符有+= -= *= /=

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

但是和C语言不同的是

public static void main(String[] args) {
    short sh = 2;
    sh += 2;  //正确
    sh = sh + 2;  //error
}

这里sh是short类型，short类型和int类型进行加法运算，运算的结果为int类型，无法存储在short类型的变量sh中，如果想要正常使用必须进行强制类型转换。

然而sh += 2可以理解为帮助我们进行了类型的转换。

2.3 自增/自减运算符

自增自减运算符：++ --

++是给变量的值+1，–是给变量的值-1。

public static void main(String[] args) {
    int a =10;
    int b = a++; 
    //等价于b = a; a = a + 1;
    int c = ++a; 
    //等价于a = a + 1; c = a;
}
//--操作符与++操作符用法类似

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

因为3 < a如果为真，返回true，true无法与5进行比较

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。

4.1 逻辑与&&

语法规则：布尔表达式1 && 布尔表达式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。

特点：

如果表达式1为真，那么就去执行表达式2，如果表达式2也为真，那么整体为真。
如果表达式1为假，那么就不会执行表达式2

表达式1	表达式2	结果
true	true	true
true	false	false
false	true	false
false	false	false

代码示例

public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = 2;
    System.out.println(10 && 20); //error
}

左右表达式必须是布尔表达式，C语言当中非0即真，0为假，但是Java当中true为真，false为假，所以左右表达式必须是布尔表达式

特点二

代码示例

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(1/0);
}
//------------
//运行结果为
//Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
//	at Test.main(Test.java:10)

在我们的代码运行出现错误的时候，会报给我们异常情况，异常有很多种类

这个种类是算术异常java.lang.ArithmeticException

我们以后还会遇到空指针异常NullPointerException、不支持克隆异常……

如果把这个算数异常用在逻辑与当中时

public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = 2;

    System.out.println(a==2 && (1/0)==0);
}
//---------------
//编译器运行结果为
//false

这里的编译器没有报错，说明没有执行逻辑与中布尔表达式2语句，否则一定会报错。

public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = 2;

    System.out.println(a==1 && (1/0)==0);
}
//-------------------
//编译器运行结果为
//Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
//	at Test.main(Test.java:22)

4.2 逻辑或||

语法规则：布尔表达式1 || 布尔表达式2，左右表达式必须是boolean类型的结果。

两个表达式都为假，结果才是假，只要有一个是真，结果就是真。

特点：

如果表达式1为假，那么就去执行表达式2，如果表达式2也为假，那么整体为假。
如果表达式1为真，那么就不会执行表达式2。

表达式1	表达式2	结果
true	true	true
true	false	true
false	true	true
false	false	false

代码示例

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

特点二代码示例

public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = 2;

    System.out.println(a==1 || (1/0)==0);
}
//----------------
//编译器运行结果为
//true

表达式一为真，所以不执行表达式二。

public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = 2;

    System.out.println(a==10 || (1/0)==0);
}
//--------------
//编译器运行结果为
//Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
//	at Test.main(Test.java:13)

表达式一为假，执行表达式二。

注意：左右表达式至少有一个为真，则结果为真

补充

表达式有很多种，布尔表达式只是其中一种。

4.3 逻辑非！

语法规则：! 布尔表达式

真变假，假变真。

表达式	结果
true	false
false	true

代码示例

public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    System.out.println(!(a == 10));
}

4.4 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.

表示逻辑运算

public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = 2;
    System.out.println(a==1 & b==2);
    System.out.println(a==2 & b==2);
    System.out.println(a==2 | b==2);
    System.out.println(a==2 | b==1);
}
//--------------
//编译器运行结果为
//true
//false
//true
//false

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

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.

5.1 按位与&

位运算规则：如果两个二进制位都是1，则结果为1，否则结果为0。

代码示例

public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    int b = 20;
    System.out.println(a & b);
}
//----------
//编译器运行结果为
//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

所以10&20为0。

5.2 按位或|

位运算规则：如果两个二进制位都是 0, 则结果为 0, 否则结果为 1

代码示例

public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    int b = 20;
    System.out.println(a | b);
}
//------------
//编译器运行结果为
//30

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.

5.3 按位取反~

按位取反运算规则：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 = 0xf;
    System.out.printf("%x\n", ~a);
}
//-------------
//编译器运行结果为
//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

5.4 按位异或^

运算规则：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.

特点：

两个相同的数字异或，结果是0
0 ^ x = x

目前知识储备不够，所以我们如果想要刷题，把知识学会，作业写了，等数据结构开始了陆续刷题。

等语法20节课上完就可以开始数据结构，年前可以学上八九成数据结构知识。

6. 移位运算符（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。

正数左移

00000000 00000000 00000000 00001011
数值11
11<<1
00000000 00000000 00000000 00010110
变成22  11*2^1
11<<2
00000000 00000000 00000000 00101100
变成44  11*2^2

正数左移，向左移动，自动补0。

正数向左移动n个bit位就相当于扩大2的n次方倍。

正数右移

00000000 00000000 00000000 00001011
数值11
11>>1
00000000 00000000 00000000 00000101
数值5

正数右移，因为符号位上是0，所以自动补0。

负数右移

-1的原码形式
10000000 00000000 00000000 00000001
反码
11111111 11111111 11111111 11111110
补码
11111111 11111111 11111111 11111111
-1 >> 1
11111111 11111111 11111111 11111111

所以-1向右进行移位一个bit位还是自己本身。

6.1左移<<

最左侧位不要了，最右侧补0。

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变成负数。

6.2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

6.3无符号右移>>>

Java当中又多了一个符号

>>>

无符号右移，最左侧统统补0。

注意:

正数左移 1 位, 相当于原数字 * 2. 左移 N 位, 相当于原数字 * 2 的N次方.
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.
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.
移动负数位或者移位位数过大都没有意义.

补充

存不存在无符号左移？

因为左移以后，右侧就是补0，所以不需要存在无符号左移。

7. 条件运算符（三目运算符）

条件运算符只有一个:

布尔表达式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：

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

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

正确写法

int a = 10;
int b = 20; 
int c = a > b? a : b;

阿里笔试题

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(true == true?true==true?false:true:true);
}
//-------------
//编译器运行结果为
//false

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。

运算符的知识就这么多，其实和c语言的知识相差不大，希望大家能够学会。

【JavaSE】运算符

运算符

BIT-3 运算符

1. 什么是运算符

2. 算数运算符

2.1 基本四则运算符

2.2 增量运算符

2.3 自增/自减运算符

3. 关系运算符

4. 逻辑运算符（重点）

4.1 逻辑与&&

4.2 逻辑或||

4.3 逻辑非！

4.4 短路求值

5. 位运算符

5.1 按位与&

5.2 按位或|

5.3 按位取反~

5.4 按位异或^

6. 移位运算符（了解）

6.1左移<<

6.2右移>>

6.3无符号右移>>>

7. 条件运算符（三目运算符）

8. 运算符的优先级

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