【Java SE语法篇】3.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
2. 算术运算符
2.1 基本四则运算：加减乘除求模（+，-，*，/，%）
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); // 1
// 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);// 1.5做除法和取模时，右操作数不能为0
% 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);// 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
// 1.22.2 结合赋值和运算符（+=，-=，*=，/=，%=）
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。
2.3 自增/自减运算符（++，–）
++是一种自增的操作符，又分为前置++和后置++，–是一种自增的操作符，又分为前置–-和后置–-。
- 前置
++
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = ++a;// ++的操作数是a，是放在a的前面的，就是前置++
System.out.printf("a = %d , b = %d",a , b);
// 运行结果：a = 11 , b = 11
}
}计算口诀：先 +1，后使用 a原来是10，先 +1，后a变成了11，再使用赋值给b，b得到的也是11，所以计算后，a和b都是11，等价于这样的代码：
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
a += 1;
int b = a;
System.out.printf("a = %d , b = %d",a , b);
// 运行结果：a = 11 , b = 10
}
}- 后置
++
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = a++;// ++的操作数是a，是放在a的后面的，就是后置++
System.out.printf("a = %d , b = %d",a , b);
// 运行结果：a = 11 , b = 10
}
}计算口诀：先使用，后 +1 a原来是10，先使用，把a赋值给b，b变成了10，后a+1变成了10，所以计算后，a=11,b=10，等价于这样的代码：
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = a;
a += 1;
System.out.printf("a = %d , b = %d",a , b);
// 运行结果：a = 11 , b = 10
}
}- 前置
--
和前置++同理，只是换成了-1 计算口诀：先 -1，后使用
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = --a;// --的操作数是a，是放在a的前面的，就是前置--
System.out.printf("a = %d , b = %d",a , b);
// 运行结果：a = 9 , b = 9
}
}- 后置
--
和后置++同理，只是换成了-1 计算口诀：先使用，后-1
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = a--;// --的操作数是a，是放在a的后面的，就是后置--
System.out.printf("a = %d , b = %d",a , b);
// 运行结果：a = 9 , b = 10
}
}【注意】：
- 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
关系远算符有6个：（==，!=，>，<，>=，<=），其结果是true和flase
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
4. 逻辑运算符（重点）
逻辑远算符主要由3个：（&&，||，!），运算结果都是 boolean类型。
4.1 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。
表达式1 | 表达式2 | 结果 |
|---|---|---|
真 | 真 | 真 |
真 | 假 | 假 |
假 | 真 | 假 |
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4.2 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。
两个表达式都为假，结果才是假，只要由一个是真，结果就是真。
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4.3 逻辑非 !
语法规则：! 表达式
真变假，假变真。
表达式 | 结果 |
|---|---|
真 | 假 |
假 | 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
4. 短路求值
&& 和 || 遵守短路求值的规则.
```java
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.
记忆口诀： &&：全真为真，有假必假，遇假则停 ||：全假为假，有真必真，遇真则停 !：真变假，假变真
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 &: 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);
// 0000 1010 10的二进制
// 0001 0100 20的二进制
// 0000 00005.2 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);
// 0000 1010
// 0001 0100
// 0001 11105.3 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
5.4 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。
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编程负数
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)
//ffff80006.3 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)
//7ffffff【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.
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】：
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;表达式不能单独存在，其产生的结果必须要被使用。
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.