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本节目标
熟练掌握各种运算符。
1.什么是运算符
任何语言都具有运算符，变量与运算符相结合叫做表达式，如2+b，在此基础之上加上逻辑控制，选择，循环等等。就成为一个体系，然后就能在CPU中运行。
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。
2.算数运算符
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： 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;//除数为零
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
System.out.println(11.5 % 2.0);
// 运行结果
1.5
那么对负数取余的结果呢？不同的语言是不是结果不同？数学上对负数取余的定义是不是和语言上的结果相同？读者若感兴趣可自行查阅。
两侧操作数类型不一致时，向类型大的提升（类型提升）
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
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：
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
那么下面的问题，读者可选择跳过，毕竟这样的代码无聊至极，写这样的代码的人就应该被暴打。
int a = 1;
a = a++ + ++a + --a - a--;
//这中代码实际上并没有准确的值，不同的语言，不同的编译器都会给出不同的答案
int i = 10;
i = i++;
//最后i的值为10，这其中设计到Java底层原理和汇编，初学者不必了解，仅仅记住结果即可
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(即必须是布尔表达式） 。
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C语言中是有区别的
如下：
C语言中
int main()
{
int a = 1;
int b = 5;
int c = 10;
printf("%d", a < b < c};//a < b,满足，所以变为 1 < c,满足，所以变为 1
//输出结果为1
return 0;
}
Java中
public class WS {
public static void main(String[] args) {
int a = 1;
int b = 5;
int c = 10;
System.out.println(a < b < c);//a < b 满足，所以变为true < c
//true 没有准确的值，怎么比，所以报错
}
}
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。
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。
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. 逻辑或||
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。
| 表达式1 | 表达式2 | 结果 |
|---|---|---|
| 真 | 真 | 真 |
| 真 | 假 | 真 |
| 假 | 真 | 真 |
| 假 | 假 | 假 |
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 真变假，假变真。
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
这里同样与C语言有区别，!0, !1在Java中同样不存在
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:
1.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.
2.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.
3.& 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.
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
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.
运算方式和按位于类似.
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. \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
6. 移位运算(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。
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。
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
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:
- 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.
- 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.
因为正数与负数的左移没有区别，都是右侧尾部补0，所以不存在无符号左移<<<
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
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;
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
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.
// 求a和b的平均值
int a = 10;
int b = 20;
int c = a + ((b - a) >> 1);
System.out.println(c);
9.尾言
梦想永在凌云意，意气风发。 代码筑就万世基，积沙镇海。
