Java基础之运算符

2020-01-11

本篇文章将会对Java语言中的计算规则进行总结，内容包括：

基本运算符
Java中使用数学函数
类型转换
赋值操作
关系运算
位运算
运算优先级

算术运算符

在Java中加、减、乘的运算符号分别是+ 、- 、 *，其运算结果与实际生活中数学计算的结果一致，但是对于除法计算，在计算机中存在较大的差异。
在java中不存在除法运算符，只存在取模运算（/）和取余运算（%），取模运算就是取整运算，取余运算将会得到余数：

1 2	System.out.println(5/2);//将会输出2 System.out.println(5%2);//将会输出1

在java中“=”，是赋值的意思（将右边的值赋给左边的变量），而非判断两个数值是否相等（在java中判断是否相等用“==”）。
在Java中也存在着一些“简写”形式的表达式子。比如：如果表达式为x = x+4;可以写成x+=4.（同样的有+=、-=、=、%=等）；表达是i++(或i–)表示i自增（自减）1，需要注意的是，这种写法表示的是先使用i的值，使用完之后i再自增（自减）1，而++i（–i）表示的是先将i的是进行自增（自减）1，再使用i的值。

数学函数

对于需要进行的诸如幂运算、开方、取对数等数学运算，Java中Math类来提供了各种各样的额数学运算，例如：求平方根的sqrt(),幂运算的pow等。使用math类可以通过两种方式，一种是直接使用，如：Math.sqrt(),也可以在程序中引入math类，再程序的开始处加上“import static java.lang.Math.*;”即可，之后再使用sqrt函数直接写即可。
再math类中还提供了一种“特殊”的取模运算。再java程序中如果直接使用/进行取模，如果计算的被除数是一个负数，那么得到的结果也将会是一个负数。比如-5/2将会得到的是-2而不是日常数学计算中的2，math类中提供了floorMod方法可以将这种情况下的计算结果取正，但是对于除数是负数的情况，也将无能为力。

类型转换

在java中有两种情况将会发生类型转换。
一种是当二元运算符（如+）连接的两个数值中类型不同时，则计算结果的类型将会转换为两者中精度更高的类型，比如float%int类型，其计算结果将会是float类型。
另外一种情况就是进行强制类型转换时，例如int i = (int)n;那么无论n的数值是一个什么类型都会被转换为int类型。
java中将浮点数转换为整数时，该方式将直接将小数部分截断，例如2.6转换为int类型的结果是2。math类中的round方法进行类型转换时将取一个最接近的数。如9.8将会转换为10但是9.1将会转换为9。
在进行类型转换的过程有些类型之间的转换将会产生信息损失，有些则不会。下图展现的就是在二元运算符中发生类型转换时的情形。

最后一种发生的比较隐蔽。对于byte/short/char三种类型来说，如果右侧赋值的数值没有超过范围，javac编译器将会自动的为我们加上(byte)(short))(char),这也是为什么我们在对char类型整形值时有时不会报错的原因，比如：char c = 65;进行打印输出时会打印处A。但是对于如下的一段代码将会进行报错：

short  a = 10;
short b = 20;
short result = 10+20;//等于30 
short result1 c = a + c;//将会报错：cannot convert from int to short

发生这种现象的原因时有与java中编译器的常量优化造成的。在Java中，在给变量赋值时，如果等号右侧的表达式中全部都是常量，没有任何变量时，编译器将javac将会直接计算出结果，而不是等到运行程序时再进行计算。

1	short result = 10+20;//编译器将会直接将result的值设定为30，而不是等运行的时候再进行计算

但是如果在等号的有变量存在，则不会进行这种优化

1	short result = a + 20//结果将会报错，因为a时一个short类型的变量，20默认时int型，则结过因该时一个整型。但是这里的resul时一个short类型，所以会报错

这时候就需要进行程序员进行以下强制转换:

1	short result = (short)(a + 20);//结果会被强制转换为short类型，不会报错

Java这么做的原因时，java的设计者认为，类似于10+20这样的计算，它的结果时确定的，不会变的，所以不如在编译的之后就直接算出来，这样就不要再在程序运行的时候取浪费计算机的资源进行计算了，但是如果有变量存在，例如：a + 20，它的结果是由a的值决定的，但是a时一个变量，其值是可能发生变化的，所以在编译的时候不能进行计算，必须等到运行的时候才能进行计算。

关系运算

java中存在以下几种位运算：

==或!=（> 、<、>=、<=也类似）：判断两个值是都相等或不相等，是则返回true，否则返回false
与：A&&B：两者中有一个为false则表达式为false；如果A已经判断为false则B将不会进行计算
或：A||B：两者中有一个为true则表达式结果为true；如果A已经判断为true则B将不会进行计算
非！：取反，false变true，true变false
三目运算符：condition?expression1:expression2：如果condition为真则用expression1，否者用expression2
位运算
java中存在以下几种位运算：
非 ~：将二进制的1变为0，0变为1
按位或|：两个操作数其中一个是1时就是1
按位与&：两个操作数都是1时才是1
异或：java中没有同或从高位开始比较，如果相同则为0，不相同则为1。(java中没有同或)
右移 A< < X：将操作数A按二进制向右移x位
左移：A>>X：将操作数A按二进制向左移x位

无符号右移：A>>>x：将操作数A按二进制向右移x位，并用零填充最高位。
示例：

      int i = 10;
int j,k,p,q,s,d,f;
j = 10 | 0b1100;
k = 10 & 0b1100;
p = ~10;
q = 10 << 3;
s = 10 >> 3;
d = -10>>>1;
System.out.println("i = " + Integer.toBinaryString(i));//1010
System.out.println("j = " +Integer.toBinaryString(j));//1110
System.out.println("k = " +Integer.toBinaryString(k));//1000
System.out.println("p = " +Integer.toBinaryString(p));//11111111111111111111111111110101
System.out.println("q = " +Integer.toBinaryString(q));//1010000
System.out.println("s = " +Integer.toBinaryString(s));//1
System.out.println("d = " +Integer.toBinaryString(d));//1111111111111111111111111111011