第5章-运算符
概述
运算符是编程语言中非常重要的语法
使用运算符将字面量、变量等元素组合在一起后，称之为表达式；并且，表达式也可以再使用运算符进行组合，形成新表达式，如(5>3)&(10<20)|isSuperMan
一般多针对8种基本数据类型和字符串类型
变量定义完成后，一般都会与其他变量进行一起计算，以完成程序的逻辑；其中的计算就需要用到各种运算符
常用运算符
算术运算符
主要用于进行传统数学计算，进行数学计算，针对的数据类型一般为整数型、浮点型等数据类型
运算符：+、-、*、/、%、++、--
应用实例
实例1，基本算术运算，加、减、乘、除和取余；
注意：操作数如果是整数，则除法是整除
package com.bjpowernode.demo;
/**
* 基本算术运算
*/
public class OperatorDemo {
public static void main(String[] args) {
//定义变量
int first = 10;
int second = 3;
//算术运算
System.out.println(first + second); //加
System.out.println(first - second); //减
System.out.println(first * second); //乘
System.out.println(first / second); //除，注意是整除
System.out.println(first % second); //取余
}
}实例2，自增1和自减1
注意：在变量前和在变量后效果不同
在前：先进行自增或自减，当前代码行使用自增或自减后的值
在后：当前代码行使用自增前或自减前的值，下一行代码使用自增或自减后的值
package com.bjpowernode.demo;
/**
* 自增、自减算术运算
*/
public class OperatorDemo {
public static void main(String[] args) {
//定义变量
int first = 1;
//自增1，分别注释，对比查看效果
System.out.println(++first); //在前
System.out.println(first++); //在后
//定义变量
int second = 1;
//自减1，分别注释，对比查看效果
System.out.println(--second); //在前
System.out.println(second--); //在后
}
}
【练习】
- 练习实例内容，完成代码编写，掌握基本算术运算符的使用、自增1和自减1在前和在后的差异
- 编写程序，计算任意三位整数各位之和，如整数123各位之和是1+2+3，结果为6，234各位之和是2+3+4，结果为9
赋值运算符
主要用于对变量进行赋值；其中=可用于基本数据类型变量和引用数据类型变量赋值，其余的主要针对数值型、浮点型等基本数据类型
运算符：=、+=、-=、*=、/=、%=
变量定义时，直接赋值使用的等于号”=“就是赋值运算符
结合算术运算符中的+、-、*、/、%，可以组织更加简便的赋值运算符
应用实例
实例1，赋值运算符
package com.bjpowernode.demo;
/**
* 赋值算术运算
*/
public class OperatorDemoDemo {
public static void main(String[] args) {
//定义变量，使用赋值运算符
long first = 10;
//其他赋值运算符
//加等于
first += 3;//相当于first = first +3;
System.out.println(first);
//减等于
first = 10; //重新设置变量值
first -= 3;
System.out.println(first);
//乘等于
first = 10; //重新设置变量值
first *= 3;
System.out.println(first);
//除等于
first = 10; //重新设置变量值
first /= 3;
System.out.println(first);
//取余等于
first = 10; //重新设置变量值
first %= 3;
System.out.println(first);
}
}实例2，first += 3和first = first + 3两种方式的差别；一般认为没有差别，但使用字面量参与运算时，还是有小差异
package com.bjpowernode.demo;
/**
* 赋值算术运算中first+=3与first=first+3的区别
*/
public class OperatorDemoDemo {
public static void main(String[] args) {
//定义变量，使用赋值运算符
byte first = 10;
//赋值运算符，简写方式
first += 3; //正常，字面量3默认是int类型，但作为赋值运算符，会进行自动类型转型
System.out.println(first);
//算术运算符配置赋值运算符，非简写方式
first = first + 3; //异常，因为字面量默认是int类型
System.out.println(first);
}
}
【练习】
- 练习演示内容，完成代码编写；掌握赋值运算符的使用
- 编写程序，要求如下
- 定义long类型变量longVariable，赋初始值为10
- 使用赋值运算符在原值上加50，并输出变量
- 使用赋值运算符在原值上减25，并输出变量
- 使用赋值运算符在原值上乘2，并输出变量
- 使用赋值运算符在原值上除3，并输出变量
- 使用赋值运算符在原值上对10进行取余，并输出变量
关系运算符
多用于数值的比较，一般多用于数值型、浮点型的数值比较；其中的==也用于引用数据类型的比较，但比较的是地址
运算符：>、>=、<、<=、==、!=
关系运算符计算后的返回值为boolean型，即值只为true或false
注意：==与=是完全不同的
特殊的==运算符
- 即可比较8种基本数据类型，也可比较引用数据类型
- 比较基本数据类型，比较实际值
- 比较引用数据类型，比较引用在堆中指向的地址是否相同（先记住，后面还有讲解）
应用实例
实例1，关系运算符；注意：下面使用提int类型，使用byte、short、long、float、double有类似的效果
package com.bjpowernode.demo;
/**
* 关系运算符
*/
public class OperatorDemoDemo {
public static void main(String[] args) {
//定义变量
int first = 10; //换其他值尝试效果，如20、30
int second = 10; //换其他值尝试效果，如25、35
//关系运算
System.out.println(first > second);
System.out.println(first >= second);
System.out.println(first < second);
System.out.println(first <= second);
System.out.println(first == second);
boolean result = first != second;
System.out.println(result);
}
}
【练习】
- 练习演示内容，完成代码编写；掌握关系运算符的使用
逻辑运算符
主要用于boolean类型的比较
逻辑运算符计算后的返回值还是boolean型，即值只为true或false
运算符：见下表
逻辑运算符中的与、或，分为短路和非短路两种，略有差异
应用实例
实例1，正常使用逻辑运算符
package com.bjpowernode.demo;
/**
* 逻辑运算符
*/
public class OperatorDemoDemo {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("-----字面量逻辑运算-----");
//字面量逻辑运算
//与
System.out.println(true & true);
System.out.println(true & false);
System.out.println(false & true);
System.out.println(false & false);
//或
System.out.println(true | true);
System.out.println(true | false);
System.out.println(false | true);
System.out.println(false | false);
//非
System.out.println(!true);
System.out.println(!false);
//异或
System.out.println(true ^ true);
System.out.println(true ^ false);
System.out.println(false ^ true);
System.out.println(false ^ false);
System.out.println("-----变量逻辑运算-----");
//变量逻辑运算
boolean first = true;
boolean second = false;
//与
System.out.println(first & second);
//或
System.out.println(first | second);
//非
System.out.println(!first);
System.out.println(!second);
//异或
System.out.println(first ^ second);
System.out.println("-----表达式逻辑运算-----");
//表达式逻辑运算
int one = 5;
int two = 3;
//与
System.out.println((one > two) & (10 < 20));
//或
System.out.println((one > two) | (one != 0) | (two == 5));
//非
System.out.println(!(one > two));
System.out.println(!(one < two));
//异或
System.out.println((one < two) ^ (one > two));
}
}实例2，逻辑与（&）与短路与（&&）区别；|和||类似
package com.bjpowernode.demo;
/**
* 逻辑与（&）和短路与（&&）区别
*/
public class OperatorDemoDemo {
public static void main(String[] args) {
//逻辑与；注意，当&左边为false时，由于是与运算，整个表达式一定为假，继续计算后面的表达式没有意义；但此时由于是逻辑与，还是【会】继续计算++testVariable<100，并且testVariable【会】进行自增1
int testVariable = 0;
boolean result = false & (++testVariable < 100);
System.out.println(testVariable);
//短路与；注意，当&&左边为false时，由于是与运算，整个表达式一定为假，继续计算后面的表达式没有意义；此时【不会】继续计算++testVariable<100，testVariable【不会】进行自增1,效率更高
testVariable = 0;
result = false && (++testVariable < 100);
System.out.println(testVariable);
}
}
【练习】
- 练习实例内容，完成代码编写；掌握逻辑运算符的使用，掌握逻辑与（或）与短路与（或）差异
位运算符【扩展】
主要用于整数型数据进行运算
会先将十进制转换为二进制，然后按二进制位进行运算
运算符：&、|、~、^、<<、>>、>>>
应用实例
实例1，正常使用
package com.bjpowernode.demo;
/**
* 位运算符
*/
public class OperatorDemoDemo {
public static void main(String[] args) {
//变量定义
int first = 3;
int second = 5;
//输出二进制形式，Integer为包装类，使用其toBinaryString方法输出二进制字符串形式
System.out.println(Integer.toBinaryString(first)); //输出为11，前面补齐0，即二进制的00000011
System.out.println(Integer.toBinaryString(second)); //输出为101，前面补齐0，即二进制的00000101
//位运算
//按位与
int result = first & second;
System.out.println(Integer.toBinaryString(result)); //按位与后为1，前面补齐0，即二进制的00000001
//按位或
result = first | second;
System.out.println(Integer.toBinaryString(result)); //按位或后为111，前面补齐0，即二进制的00000111
//按位非
result = ~second;
System.out.println(Integer.toBinaryString(result)); //按位非后为010，前面补齐0，即二进制的00000010
//按位异或
result = first ^ second;
System.out.println(Integer.toBinaryString(result)); //按位非后为110，前面补齐0，即二进制的00000110
//左移2位
result = first << 2;
System.out.println(Integer.toBinaryString(result)); //左移后为1100，前面补齐0，即二进制的00001100
//右移2位
result = first >> 2;
System.out.println(Integer.toBinaryString(result)); //右移后为0，前面补齐0，即二进制的00000000
}
}
【练习】
- 运行示例代码，了解位运算符的使用
条件运算符
主要用于简单真假逻辑计算，类似于常见的二选一
运算符：? :
也称之为三目运算符
与后面学习的if...else...相类似，可以理解为一种简写方式
格式：条件表达式?表达式1:表达式2，其中
- ？与:，是条件运算符关键字
- 条件表达式，问号（?）前面的是条件表达式，表达式计算后的返回值必须为boolean类型
- 如果条件表达式计算结果为true，执行表达式1
- 如果条件表达式计算结果为false，执行表达式2
- 注意：表达式1、表达式2可以是字面量、表达式，且计算完成后的结果必须为相同类型
另外，这3个表达式，一般都不能超过一行语句，如果超过，换if...else...实现
常见使用方式
- 二选一，如isSuperMan == true ? "超人":"普通人";
- 多选一，需要使用嵌套条件运算符，如age<18?"少年":(age<30?"青年":"老年");
示例：isSuperMan == true ? "超人":"普通人"
应用实例
实例1，二选一
package com.bjpowernode.demo;
/**
* 条件运算符
*/
public class OperatorDemoDemo {
public static void main(String[] args) {
//变量定义
int age = 16; //尝试修改值为15、19
//使用条件运算符
String result = age >= 18 ? "成年人" : "未成年人";
//输出
System.out.println(result);
}
}实例2，三选一
package com.bjpowernode.demo;
/**
* 条件运算符
*/
public class OperatorDemoDemo {
public static void main(String[] args) {
//变量定义
int age = 18; //尝试修改值为15、19、35
//使用条件运算符
String result = age <= 18 ? "少年" : (age <= 30 ? "青年" : "老年");
//输出
System.out.println(result);
}
}
【练习】
- 练习实例内容，完成代码编写；掌握条件运算符的使用
- 编写程序，判读整数是奇数还是偶数，要求如下：
- 定义一个int类型变量，并赋值，可以是任意整数，如10、11
- 结合算术运算符、条件运算符，判断变量值是奇数，还是偶数，并输出
- 如int intVariable = 10;，则输出”偶数”；如果int intVariable = 11;，则输出“奇数“
字符串连接运算符
主要用于字符串连接，通常可实现字符串与字符串、8种基本数据类型、对象进行连接，形成一个新的字符串
运算符：+
应用实例
实例1，字符串连接字符串
package com.bjpowernode.demo;
/**
* 字符串连接运算符，字符串连接字符串
*/
public class OperatorDemoDemo {
public static void main(String[] args) {
//变量定义
String firstName = "尼古拉斯";
String lastName = "赵四";
//使用字符串连接运算符
String fullName = firstName + "." + lastName;
//输出
System.out.println(fullName);
}
}实例2，字符串连接基本数据类型
注意：字符串连接运算符+也遵守从左到右的计算顺序，字符串所在位置左边还是会进行普通的算术运算
package com.bjpowernode.demo;
/**
* 字符串连接运算符，字符串连接基本数据类型
*/
public class OperatorDemoDemo {
public static void main(String[] args) {
//变量定义
String name = "王大拿";
int baseSalary = 5000; //基本工资
int overTimeHours = 20; //加班小时
double overTimeHourWage = 10.5; //加班时薪
//输出工资信息
//方式1，拼接的字符串name之前没有基本数据类型，后面所有+处理都转字符串
System.out.println(name + "的基本工资是：" + baseSalary + "，加班小时数：" + overTimeHours + "，加班时薪：" + overTimeHourWage + "，实发工资：" + baseSalary + overTimeHours * overTimeHourWage);
//方式2，拼接的字符串"是"之前有基本数据类型，前面所有+都处理成算术运算，，后面所有+处理都转字符串
System.out.println(baseSalary + overTimeHours * overTimeHourWage + "是" + name + "的实发工资，他的基本工资是：" + baseSalary + "，加班小时数：" + overTimeHours + "，加班时薪：" + overTimeHourWage);
}
}
【练习】
- 练习实例内容，完成代码编写；掌握字符串连接运算符的使用，掌握字符串连接各种数据类型的特点
其他运算符
- instanceof，主要用于检查对象是否是某种类型，在面向对象阶段会讲解
- new，主要用于根据类生成对象，在面向对象阶段会讲解
优先级
优先级排行
- ++，- -
- 括号
- *，/ ，% （同一优先级，从左至右）
- +，- (同一优先级，从左至右)
注意点：同一优先级运算符的运算顺序为：从左至右，运算复杂的时候要一步步拆解运算。
建议
- 不要把一个表达式写得过于复杂，可以分步来写
- 少利用优先级特点，可读性差
- 多使用括号()来控制运算顺序
注意事项
- 所有运算符都是半角字符，要注意与中文的全角字符区分
- 所有运算符都是关键字，不能用于自定义标识符
System.in
标准输入流，用于从控制台（命令行）接收输入内容
但，使用System.in读取数据都为字节，不方便快速转换为8种基本数据类型
Java中提供了Scanner类，使用System.in进行包装，能实现各种数据从控制台快速读取
其特点是：
- 读取时，程序会中断等待从控制台读取完成，读取完成后，程序再继续执行
- 读取完成的标志，是在控制台输入回车
Scanner对象有多个方法
- next，接收输入一行文本，即String类型数据
- nextInt，接收输入一个int类型数据
- nextDouble，接收输入一个double类型数据
- nextBoolean，接收输入一个boolean类型数据
- ...
应用实例
实例1，接收控制台输入学生信息
package com.bjpowernode.demo;
import java.util.Scanner;
/**
* Scanner
*/
public class ScannerDemo {
public static void main(String[] args) {
//定义变量
int no; //学号，整型
String name; //姓名，字符串类型
double weight; //体重，double类型
boolean isMale; //是否为男性，boolean类型
//定义Scanner对象，使用System.in做构造参数
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
//使用scanner对象读取数据到变量，并结合标准输出进行提示，提升体验
System.out.println("-----请输入学生信息-----");
System.out.print("请输入学号：");
no = scanner.nextInt(); //读取学号
System.out.print("请输入姓名：");
name = scanner.next(); //读取姓名
System.out.print("请输入体重：");
weight = scanner.nextDouble(); //读取体重
System.out.print("是否为男性：");
isMale = scanner.nextBoolean(); //读取是否为男性
//输出输入内容
System.out.println("-----你输入的学生信息如下-----");
System.out.println("学号：" + no);
System.out.println("姓名：" + name);
System.out.println("体重：" + weight);
System.out.println("是否为男性：" + isMale);
}
}
【练习】
- 练习实例内容，完成代码编写
- 编写程序，要求如下
- 定义boolean类型变量isLearningTime，用于保存是否为上课时间
- 接收输入是否为上课时间，输入的为字符串，如果输入”是“，isLearningTime赋值为true，如果输入其他内容，isLearningTime赋值为false
- 输出isLeaningTime的值
实战和作业
提问
下面的代码正确吗？为什么？可以使用什么运算符替代？
//变量定义
byte variable = 5;
//算术运算
variable = variable + 10;下面的代码输出什么？如果想实现一个算术运算输出，怎么改？
//变量定义
int first = 10;
double second = 3.0;
//输出
System.out.println(first + "+" + second + "=" + first + second);
编写程序，接收输入两个数，分别计算这两个数相加、相减、相乘、相除的结果，并输出
编写程序，接收输入一个整数，判断其是正数、负数，还是0，如：
- 输入-3，输出"-3是负数。"
- 输入3，输出"3是正数。"
- 输入0，输出"0是零。"
编写程序，实现两个变量值交换，要求
- 从控制台接收两个变量的值，变量名分别为first、second，然后输出
- 交换两个变量的值，然后输出
- 【扩展】可尝试不使用第3个变量进行first、second两个变量值交换