Java运算符及运算符的优先级【超详细】

小咪咪 2024-02-05 16:05 84阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*   *  一、什么是运算符
     *  二、算术运算符
     *   *  1. 基本四则运算符：加减乘除模(+ - \* / %)
         *  2. 增量运算符 += -= \*= %=
         *  3. 自增/自减运算符 ++ - -
     *  三、关系运算符
     *  四、 逻辑运算符(重点)
     *   *  1. 逻辑与 &&
         *  2. 逻辑 ||
         *  3. 逻辑非 !
         *  4. 短路求值
     *  五、位运算符
     *   *  1. 按位与 &
         *  2. 按位或 |
         *  3. 按位取反 ~
         *  4. 按位异或 ^
     *  六、 移位运算
     *   *  1. 左移 <<:
         *  2. 右移 >>
         *  3. 无符号右移 >>>:
     *  七、 条件运算符
     *  八、运算符的优先级

### 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;
    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，接下来我们来一个一个介绍。

### 二、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\*\*

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);

3.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)

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

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

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。5

#### 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。  
减少了代码量

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

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。

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：

> 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

### 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 。

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，这样写会报错。

### 四、 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。  
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。**  
![在这里插入图片描述][72f1d86381bb450f981f2eb45b00bb3c.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。  
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。  
**左右表达式至少有一个位真，则结果为真**  
![在这里插入图片描述][138a3e0cc59c4934b415e3fae068e729.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

#### 3. 逻辑非 ! ####

语法规则：! 表达式  
**真变假，假变真。**  
![在这里插入图片描述][5ec12d2cb0d84862bc4a5056f372917d.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
    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**

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

### 五、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.

#### 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);

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][fbbacf15cfa3497ead4d4feab11a37c3.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);

![在这里插入图片描述][4e29079cd943483bbc1c8f1f14fa379b.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)

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);

注意：如果两个数相同，则异或的结果为0

### 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 <<: ####

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 in
    t 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

#### 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

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.

### 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.

// 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;

1.  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

### 八、运算符的优先级 ###

**括号级别最高，逗号级别最低，单目 > 算术 > 位移 > 关系 > 逻辑 > 三目 > 赋值。**  
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。  
![在这里插入图片描述][fd47ea75828946e5ab3c3b17d6afc3d5.png]  
**口诀：单算移关与，异或逻条赋**

[72f1d86381bb450f981f2eb45b00bb3c.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/05/9c972631bc4f42fe82b5a899b2ca545a.png
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