教妹學Java第11講：Java 運算符

同學們好啊，我是沉默王二，一枚沉默但有趣又帥氣的程序員。又到了《教妹學 Java》的時間，很開心，很期待，很舒適。這是《教妹學 Java》專欄的第 11 篇文章，我們來談談“Java 運算符”。

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上一篇文章發(fā)表后，就有同學留言說“妹妹大一就開始學習 Java 了，有點厲害啊?！蔽抑荒苷f，必須從嚴治妹，要對她負責任，就必須得趁早。

強調(diào)一下，《教妹學 Java》面向的是零基礎的 Java 愛好者，我希望能幫助同學們輕松邁進編程世界的大門，為后續(xù)的深入學習打下堅實的基礎。

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“二哥，讓我盲猜一下哈，運算符是不是指的就是加減乘除??？”三妹的臉上泛著甜甜的笑容，我想她一定對提出的問題很有自信。

“是的，三妹。運算符在 Java 中占據(jù)著重要的位置，對程序的執(zhí)行有著很大的幫助。除了常見的加減乘除，還有許多其他類型的運算符，來看下面這張思維導圖?！?/p>

01、算數(shù)運算符

算術運算符除了最常見的加減乘除，還有一個取余的運算符，用于得到除法運算后的余數(shù)，來串代碼感受下。

/**
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?*/
public?class?ArithmeticOperator?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????int?a?=?10;
????????int?b?=?5;

????????System.out.println(a?+?b);//15
????????System.out.println(a?-?b);//5
????????System.out.println(a?*?b);//50
????????System.out.println(a?/?b);//2
????????System.out.println(a?%?b);//0

????????b?=?3;
????????System.out.println(a?+?b);//13
????????System.out.println(a?-?b);//7
????????System.out.println(a?*?b);//30
????????System.out.println(a?/?b);//3
????????System.out.println(a?%?b);//1
????}
}

對于初學者來說，加法（+）、減法（-）、乘法（*）很好理解，但除法（/）和取余（%）會有一點點疑惑。在以往的認知里，10/3 是除不盡的，結果應該是 3.333333...，而不應該是 3。相應的，余數(shù)也不應該是 1。這是為什么呢？

因為數(shù)字在程序中可以分為兩種，一種是整形，一種是浮點型（不清楚的同學可以回頭看看數(shù)據(jù)類型那篇），整形和整形的運算結果就是整形，不會出現(xiàn)浮點型。否則，就會出現(xiàn)浮點型。

/**
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?*/
public?class?ArithmeticOperator?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????int?a?=?10;
????????float?c?=?3.0f;
????????double?d?=?3.0;
????????System.out.println(a?/?c);?//?3.3333333
????????System.out.println(a?/?d);?//?3.3333333333333335
????????System.out.println(a?%?c);?//?1.0
????????System.out.println(a?%?d);?//?1.0
????}
}

需要注意的是，當浮點數(shù)除以 0 的時候，結果為 Infinity 或者 NaN。

System.out.println(10.0?/?0.0);?//?Infinity
System.out.println(0.0?/?0.0);?//?NaN

Infinity 的中文意思是無窮大，NaN 的中文意思是這不是一個數(shù)字（Not a Number）。

當整數(shù)除以 0 的時候（10 / 0），會拋出異常：

Exception?in?thread?"main"?java.lang.ArithmeticException:?/?by?zero
?at?com.itwanger.eleven.ArithmeticOperator.main(ArithmeticOperator.java:32)

所以整數(shù)在進行除法運算時，需要先判斷除數(shù)是否為 0，以免程序拋出異常。

算術運算符中還有兩種特殊的運算符，自增運算符（++）和自減運算符（--），它們也叫做一元運算符，只有一個操作數(shù)。

public?class?UnaryOperator1?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????int?x?=?10;
????????System.out.println(x++);//10?(11)??
????????System.out.println(++x);//12??
????????System.out.println(x--);//12?(11)??
????????System.out.println(--x);//10??
????}
}

一元運算符可以放在數(shù)字的前面或者后面，放在前面叫前自增（前自減），放在后面叫后自增（后自減）。

前自增和后自增是有區(qū)別的，拿 int y = ++x 這個表達式來說（x = 10），它可以拆分為 x = x+1 = 11; y = x = 11，所以表達式的結果為 x = 11, y = 11。拿 int y = x++ 這個表達式來說（x = 10），它可以拆分為 y = x = 10; x = x+1 = 11，所以表達式的結果為 x = 11, y = 10。

int?x?=?10;
int?y?=?++x;
System.out.println(y?+?"?"?+?x);//?11?11

x?=?10;
y?=?x++;
System.out.println(y?+?"?"?+?x);//?10?11

對于前自減和后自減來說，同學們可以自己試一把。

02、關系運算符

關系運算符用來比較兩個操作數(shù)，返回結果為 true 或者 false。

來看示例：

/**
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?*/
public?class?RelationOperator?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????int?a?=?10,?b?=?20;
????????System.out.println(a?==?b);?//?false
????????System.out.println(a?!=?b);?//?true
????????System.out.println(a?>?b);?//?false
????????System.out.println(a?//?true
????????System.out.println(a?>=?b);?//?false
????????System.out.println(a?<=?b);?//?true
????}
}

03、位運算符

在學習位運算符之前，需要先學習一下二進制，因為位運算符操作的不是整形數(shù)值（int、long、short、char、byte）本身，而是整形數(shù)值對應的二進制。

/**
?*?微信搜索「沉默王二」，回復?Java
?*/
public?class?BitOperator?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????System.out.println(Integer.toBinaryString(60));?//?111100
????????System.out.println(Integer.toBinaryString(13));?//?1101
????}
}

從程序的輸出結果可以看得出來，60 的二進制是 0011 1100（用 0 補到 8 位），13 的二進制是 0000 1101。

PS：現(xiàn)代的二進制記數(shù)系統(tǒng)由戈特弗里德·威廉·萊布尼茨于 1679 年設計。萊布尼茨是德意志哲學家、數(shù)學家，歷史上少見的通才。

來看示例：

/**
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?*/
public?class?BitOperator?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????int?a?=?60,?b?=?13;
????????System.out.println("a 的二進制："?+?Integer.toBinaryString(a));?//?111100
????????System.out.println("b 的二進制："?+?Integer.toBinaryString(b));?//?1101

????????int?c?=?a?&?b;
????????System.out.println("a & b："?+?c?+?"，二進制是："?+?Integer.toBinaryString(c));

????????c?=?a?|?b;
????????System.out.println("a | b："?+?c?+?"，二進制是："?+?Integer.toBinaryString(c));

????????c?=?a?^?b;
????????System.out.println("a ^ b："?+?c?+?"，二進制是："?+?Integer.toBinaryString(c));

????????c?=?~a;
????????System.out.println("~a："?+?c?+?"，二進制是："?+?Integer.toBinaryString(c));

????????c?=?a?<2;
????????System.out.println("a << 2："?+?c?+?"，二進制是："?+?Integer.toBinaryString(c));

????????c?=?a?>>?2;
????????System.out.println("a >> 2："?+?c?+?"，二進制是："?+?Integer.toBinaryString(c));

????????c?=?a?>>>?2;
????????System.out.println("a >>> 2："?+?c?+?"，二進制是："?+?Integer.toBinaryString(c));
????}
}

對于初學者來說，位運算符無法從直觀上去計算出結果，不像加減乘除那樣。因為我們?nèi)粘＝佑|的都是十進制，位運算的時候需要先轉成二進制，然后再計算出結果。

鑒于此，初學者在寫代碼的時候其實很少會用到位運算。對于編程高手來說，為了提高程序的性能，會在一些地方使用位運算。比如說，HashMap 在計算哈希值的時候：

static?final?int?hash(Object?key)?{
????int?h;
????return?(key?==?null)???0?:?(h?=?key.hashCode())?^?(h?>>>?16);
}

如果對位運算一點都不懂的話，遇到這樣的源碼就很吃力。所以說，雖然位運算用的少，但還是要懂。

1）按位左移運算符：

public?class?LeftShiftOperator?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????System.out.println(10<<2);//10*2^2=10*4=40??
????????System.out.println(10<<3);//10*2^3=10*8=80??
????????System.out.println(20<<2);//20*2^2=20*4=80??
????????System.out.println(15<<4);//15*2^4=15*16=240??
????}
}

10<<2 等于 10 乘以 2 的 2 次方；10<<3 等于 10 乘以 2 的 3 次方。

2）按位右移運算符：

public?class?RightShiftOperator?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????System.out.println(10>>2);//10/2^2=10/4=2
????????System.out.println(20>>2);//20/2^2=20/4=5
????????System.out.println(20>>3);//20/2^3=20/8=2
????}
}

10>>2 等于 10 除以 2 的 2 次方；20>>2 等于 20 除以 2 的 2 次方。

04、邏輯運算符

邏輯與運算符（&&）：多個條件中只要有一個為 false 結果就為 false。

邏輯或運算符（||）：多個條件只要有一個為 true 結果就為 true。

public?class?LogicalOperator?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????int?a=10;
????????int?b=5;
????????int?c=20;
????????System.out.println(a//false?&&?true?=?false

????????System.out.println(a>b||a//true?||?true?=?true
????}
}

邏輯非運算符（|）：用來反轉條件的結果，如果條件為 true，則邏輯非運算符將得到 false。

單邏輯與運算符（&）：很少用，因為不管第一個條件為 true 還是 false，依然會檢查第二個。

單邏輯或運算符（|）：也會檢查第二個條件。

也就是說，& 和 | 性能不如 && 和 ||，但用法一樣：

public?class?LogicalOperator1?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????int?a=10;
????????int?b=5;
????????int?c=20;
????????System.out.println(a//false?&?true?=?false

????????System.out.println(a>b|a//true?|?true?=?true??
????}
}

05、賦值運算符

賦值操作符恐怕是 Java 中使用最頻繁的操作符了，它就是把操作符右側的值賦值給左側的變量。來看示例：

public?class?AssignmentOperator?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????int?a=10;
????????int?b=20;
????????a+=4;//a=a+4?(a=10+4)??
????????b-=4;//b=b-4?(b=20-4)??
????????System.out.println(a);
????????System.out.println(b);
????}
}

不過在進行數(shù)值的賦值時，需要小點心，比如說下面這種情況：

編譯器之所以提示錯誤，是因為 = 右側的算術表達式默認為 int 類型，左側是 short 類型的時候需要進行強轉。

public?class?AssignmentOperator1?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????short?a?=?10;
????????short?b?=?10;
//a+=b;//a=a+b?internally?so?fine
????????a?=?(short)(a?+?b);
????????System.out.println(a);
????}
}

除此之外，還會有邊界問題，比如說，兩個非常大的 int 相乘，結果可能就超出了 int 的范圍：

/**
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?*/
public?class?BigIntMulti?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????int?a?=?Integer.MAX_VALUE;
????????int?b?=?10000;
????????int?c?=?a?*?b;
????????System.out.println(c);?//?-10000
????}
}

程序輸出的結果為 -10000，這個答案很明顯不是我們想要的結果，雖然可以通過右側表達式強轉 long 的方法解決：

/**
?*?微信搜索「沉默王二」，回復?Java
?*/
public?class?BigIntMulti?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????int?a?=?Integer.MAX_VALUE;
????????int?b?=?10000;
????????long?c?=?(long)a?*?b;
????????System.out.println(c);?//?21474836470000
????}
}

但盡量不要這樣做，結果非常大的時候，盡量提前使用相應的類型進行賦值。

long?a?=?Integer.MAX_VALUE?-?1;
long?b?=?10000;
long?c?=?a?*?b;
System.out.println(c);?//?21474836460000

06、三元運算符

三元運算符用于替代 if-else，可以使用一行代碼完成條件判斷的要求。來看示例：

public?class?TernaryOperator?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????int?a=2;
????????int?b=5;
????????int?min=(a????????System.out.println(min);
????}
}

如果 ? 前面的條件為 true，則結果為 : 前的值，否則為 : 后的值。

“好了，三妹，關于 Java 運算符就先說這么多吧，你是不是已經(jīng)清楚了？”轉動了一下僵硬的脖子后，我對三妹說。

“差不多，二哥，我需要寫點 demo 練習會?！?/p>

這是《教妹學 Java》專欄的第 11 篇文章，能看到這里的小伙伴都是最帥的，最美的，升職加薪就是你了?。

寫這個專欄的初衷就是為了幫助那些零基礎學 Java，或者自學 Java 感覺特別痛苦，特別難入門的小伙伴。

另外，我還創(chuàng)建了一些「技術交流群」，群里氛圍很不錯，有不少小伙伴會分享一些校招或者社招經(jīng)驗，更重要的是，群里時不時會有「紅包」等福利，當然，群里不允許任何形式的廣告。掃描下方的二維碼，回復「加群」即可。

示例代碼已經(jīng)同步到 GitHub，地址為 github.com/itwanger，也可以點擊閱讀原文進行跳轉，歡迎 star。