【Java学习】Java中的运算符使用

桃扇骨 2022-10-28 15:28 206阅读 0赞

无论Java还是C++，都分为以下几种运算符：算术运算符，关系运算符，逻辑运算符，位运算符等。接下来我就对Java中的这些运算符进行简单的讲解。

## 一、算术运算符 ##

我们常用的算数运算符有以下几个：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>操作符</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>+</td> 
   <td>加法运算</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-</td> 
   <td>减法运算</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>*</td> 
   <td>乘法运算</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>/</td> 
   <td>除法运算</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>%</td> 
   <td>取余运算：左操作数除以右操作数的余数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>++</td> 
   <td>自增1运算</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>–</td> 
   <td>自减1运算</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

这里+、-、\* 与我们的数学运算规则完全相同，我就不做讲解了。  
%一般用于整数的求余操作，有时也叫取模。  
/ 的左右操作数都是整数时表示整数除法（结果只取整数部分），否则表示浮点除法。  
**需要注意的是，整数被0除将会产生一个异常，而浮点数被0除会得到一个结果（无穷大或NaN）**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70]

#### 二元算术运算符 += %= ####

我们也可以在赋值语句中采用一种简化的格式书写二元算术运算符。

例如 x+=4 等价于 x=x+4  
我们通常将算术运算符放在赋值符号的左侧进行拼接（\*=，/=，%=，+=。-=）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

#### 自增/自减运算符 ++ - - ####

在程序编程中，加1和减1是数值变量最常见的操作。Java也借鉴C++的实现方式，使用自增++ 与自减-- 的运算符实现变量加减1的操作。  
例如 ：int n=3;n++  
那么n的值将变为4。因为运算符会改变变量的值，所以这里的**操作数不能是数值**。例如4++就是一条非法语句。  
其实**自增++ 和自减-- 分两种情况：**  
前缀形式：++n;- -n（表达式使用改变后的值）  
后缀形式：n++;n- -（表达式使用改变前的值）  
这两种形式使变量本身的值改变是一样的，但是对使用它们的表达式会产生不一样的结果，在下面的示例里可以清晰的看到区别。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
尽管了解了区别，但我不建议在其他表达式里使用自增/自减运算符，这不止会使代码变的难懂，还有可能产生其他bug。

## 二、关系运算符 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
这里的==用于判断运算符两侧是否相等，要与赋值运算符 = 区分开。对于**关系运算符的返回结果只有true/false 两种**，赋值运算符就不一样。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

#### 逻辑运算符 && || ！ ####

另外Java沿用C++的习惯，也使用逻辑运算符：与、或、非。并且使用“短路”的方式求值：如果第一个操作数已经可以判断整个表达式的值，那么第二个操作数就不必计算了。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
“短路”方式例如&&运算，如果左操作数为false，那么就不会继续计算右操作数。  
对于下面的示例表现为 a/0 不报错(正常情况下-除数不能为0，否则程序报错)。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
“短路”方式例如|| 运算，如果左操作数为true，那么就不会继续计算右操作数。  
!非运算，大家很熟悉，也不用多讲了。

#### 三元运算符 ？： ####

三元运算符指 ？： 表示当？的条件为真时计算第一个表达式，否则计算第二个。  
例如表达式 return x<y?x:y；表示返回x，y中较小的数值。  
在很多时候，这个运算符使我们的程序更加简化了，是一个非常好用的操作符。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

## 三、位运算符 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
按位的与& 或| 运算很简单，这里的位指的就是二进制位，所以我们只要把数值用二进制表示就能得到结果。  
具体示例如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]  
计算过程如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]

#### 非运算符 ~ ####

~运算的运算规则：如果位为0，结果是1，如果位为1，结果是0。非运算符是一元运算符。  
具体示例：a=2，~a=-3（具体计算涉及补码的知识点，看不懂得可以了解一下补码）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]  
计算过程如下：  
**这里简单说一下**： 正数的原码，反码，补码都一样；负数的反码是对除了符号位（最高位）对原码取反，补码是对反码+1。对于负数计算机存储的都是补码，所以我们要计算此负数的源码，即**补码减一（得到反码），符号位不变再取反（得到源码）**。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]

#### 异或运算符 ^ ####

^运算的运算规则：两个操作数的位中，相同则结果为0，不同则结果为1。异或运算符是二元运算符。  
具体示例如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]  
计算过程也比较简单：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]

#### 移位运算符 >>右移 << 左移 ####

<<     :     左移运算符，num << x,相当于num乘以2的x次方
    
    >>     :     右移运算符，num >> 1,相当于num除以2的1次方
    >>>    :     无符号右移，忽略符号位，空位都以0补齐

具体示例为：  
这里需要说明的是，正数在输出二进制表示时，左面的0不输出；负数输出二进制位时要输出完整的32位  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 15]  
计算过程如下：  
这里要注意的时，对移位运算符右侧的参数需要做模32的操作。即1<<35与1<<3的运算结果是一样的。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 16]

## 四、位运算符的实际应用 ##

**位运算符比加减运算符运算速度更快，一般能用位运算的就用位运算符。**  
尤其 \* \*2，/2 的运算，要习惯换成<<(乘)和>>(除)。  
**运算符的优先级**：

> 后缀(()\[\].) > 一元（++ – - ！ ~）> 乘性（\*/%）> 加性（+ -）> 位移（>> << >>>）> 关系（> >= < <=）> 判等（== !=）>位运算（ & > ^ > | ）> 三元 ?: > 赋值（=，+=…）> 逗号

#### 计算整数二进制表示中1的个数 ####

题目：输入一个整数，输出该数二进制表示中1的个数，如：9的二进制表示是1001，有2位是1，因此如果输入9，该函数输出2。

**第一种思路**：使用 >> 运算符，将数据右移，不断与数字 1做与 & 运算，若与运算的结果为1，则表示该位置二进制为1，number++；否则位置上为0，继续判断下一位。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 17]  
细心的读者可能会发现，代码里我使用的右移是>>>而不是>>。因为我在写代码时，突然想到，如果这里n是负数，用>>右移的话，最左面补位补的是1，一直右移就一直补1会造成死循环 （1000）>>(1100)>>(1110)>>(1111)>>…>>1111。而使用>>>就不会出现问题了，因为此时无论n为正负数，在右移操作中都会补0，while总会停止。

**思路二**：对于任意数据n，n-1操作是将n的二进制表示中，最右面的1变为0，且最右面1的后面部分全取反。n=n & (n-1)，则是将n的二进制表示中，最右面的1的后面全变为0。利用这一特性，统计二进制表示中1的个数。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 18]

#### 判断一个整数是不是2的整数次方 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 19]

#### 判断两个整数m和n，计算需要改变m的二进制表示中的多少位才能得到n ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 20]

#### 不使用加减乘除，完成两个数字的加法操作 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 21]

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