全面了解Java运算符

• • 1.算术运算符
  • 2.数学函数与常量
  • • 2.1 平方根
    • 2.2三角函数
    • 2.3指数函数
    • 2.4π与e
  • 3.数值类型之间的转换
  • 4.强制类型转换
  • 5.结合赋值和运算符
  • 6.自增与自减运算符
  • • 6.1 n++与n- -
    • 6.2++n与- -n
    • 6.3两种形式的区别
  • 7.关系、逻辑和条件运算符
  • • 7.1关系运算符
    • 7.2逻辑运算符(`与或非`)
    • 7.3条件运算符(`?:`)
  • 8.位运算符
  • • 8.1 `按位与`运算符（`&`）
    • 8.2`按位或`运算符（`|`）
    • 8.3`异或`运算符（`^`）
    • 8.4`取反`运算符（`~`）
    • 8.5`左移`运算符（`<<`）
    • 8.6`右移`运算符（`>>`）
    • 8.7`复合赋值`运算符
    • 8.8不同长度的数据进行位运算
  • 9.括号与运算符级别

1.算术运算符

在Java中，使用算术运算符+、-、*、/表示加、减、乘、除运算。
当参与/运算的两个操作数都是整数时，表示整数除法；否则，表示浮点除法。
整数的求余操作（有时称为取模）用%表示。例如，15/2等于7，1542等于1.15.0/2等于7.5。

需要注意，整数被0除将会产生一个异常，而浮点数被0除将会得到无穷大或NaN结果。

2.数学函数与常量

在Math类中，包含了各种各样的数学函数。在编写不同类别的程序时，可能需要的函数也不同。

2.1 平方根

• 要想计算一个数值的平方根，可以使用sqrt()方法：

double x = 4;
double y = Math.sqrt(x);
Systen.out.println(y); // 输出2.0

• 在Java中，没有幂运算，因此需要借助于Math类的pow()方法。以下语句：

double y = Math.pow(x, a);

将 y的值设置为x的a次幂(xax^axa)
pow方法有两个double类型的参数，其返回结果也为double类型。

2.2三角函数

• Math类提供了一些常用的三角函数：

public static double sin(double a)  //求正弦值，-1.0到1.0的值
public static double cos() //返回余弦值，-1.0到1.0的值
public static double tan(double a)//a以弧度表示的角度 //用于计算正切
public static double atan(double a2)//a2弧切线的值  //用于计算反正切，返回的角度范围在 -pi/2 到 pi/2 之间

2.3指数函数

• 还有指数函数以及它的反函数——自然对数以及以10为底的对数：

public static double exp(double x) //e^x  
public static double log(double x) //ln(x)
public static double log10(double x)//log 10(x)

2.4π与e

• Java还提供了两个用于表示π和e常量的最接近的近似值：

Math.PI;  //π
Math.E;   //e≈ 2.718

不必在数学方法名和常量名前添加前缀Math，只要在源文件的顶部加上下面这行代码就可以了。
import static java. lang.Math.*;
接着就可以直接使用了:System.out.println("The square root of π is " + sqrt(PI));

3.数值类型之间的转换

• 6个实线箭头，表示无信息丢失的转换；另外有3个虚线箭头，表示可能有精度损失的转换。

当用一个二元运算符连接两个值时(例如n+f，n是整数，f是浮点数），先要将两个操作数转换为同一种类型，然后再进行计算。

• 如果两个操作数中有一个是double类型，另一个操作数就会转换为double类型。
• 否则，如果其中一个操作数是float类型，另一个操作数将会转换为float类型。
• 否则，如果其中一个操作数是long类型，另一个操效将会转换为long类型。
• 否则，两个操作数都将被转换为int类型。

4.强制类型转换

虽然在必要的时候，int类型的值将会自动地转换为double类型。但另一方面，有时也需要将double转换成int。
在Java中，允许进行这种数值之间的类型转换，当然，有可能会丢失一些信息。这种可能损失信息的转换要通过强制类型转换（cast）来完成。

• 强制类型转换的语法格式是在圆括号中给出想要转换的目标类型，后面紧跟待转换的变量名。

double x = 9.997;
int nx = (int)x;
//变量x的值为9,因为强制类型转换通过截断小数部分将浮点值转换为整型。

• 如果想对浮点数进行舍入运算，以便得到最接近的整数(在很多情况下，这种操作更有用），那就需要使用Math.round()方法：

double x = 9.997;
int nx = (int) Math.round(x);
//变量nx的值为10

当调用round的时候，仍然需要使用强制类型转换（int)。其原因是round方法返回的结果为long类型，由于存在信息丢失的可能性，所以只有使用显式的强制类型转换才能够将long类型转换成int类型。

• 如果试图将一个数值从一种类型强制转换为另一种类型，而又超出了目标类型的表示范围，结果就会截断成一个完全不同的值。
  • 例如，（byte)300的实际值为44。

5.结合赋值和运算符

可以在赋值中使用二元运算符，这是一种很方便的简写形式。

x += 4; //等价于  x = x + 4;
//一般来说，要把运算符放在=号左边，如*=或-=

• 如果运算符得到一个值，其类型与左侧操作数的类型不同，就会发生强制类型转换。

//如果x是一个int
x += 3.5;  //合法,将把x设置为(int)(x+3.5)

6.自增与自减运算符

6.1 n++与n- -

• 运算符放在操作数后面的"后缀"形式 : n++将变量n的当前值加1，n--则将n的值减1。

int n = 12;
n++; //将n的值改为13

• 由于这些运算符改变的是变量的值，所以它们不能应用于数值本身。

4++;  //这就不是一个合法的语句

6.2++n与- -n

• 运算符放在操作数前面的"前缀"形式 : ++n与--n

6.3两种形式的区别

• 后缀和前缀形式都会使变量值加1或减1。但用在表达式中时，二者就有区别了。
  • 前缀形式会先完成加1；
  • 后缀形式会使用变量原来的值。

int m = 7;
int n = 7;
int a = 2 * ++n; // now a is 16, n is 8
int b = 2 * n++; // now b i5 14, n i5 8

7.关系、逻辑和条件运算符

7.1关系运算符

public class Test {public static void main(String[] args) {int a = 10;int b = 20;System.out.println("a == b = " + (a == b) );System.out.println("a != b = " + (a != b) );System.out.println("a > b = " + (a > b) );System.out.println("a < b = " + (a < b) );System.out.println("b >= a = " + (b >= a) );System.out.println("b <= a = " + (b <= a) );}
}
/*运行结果:
a == b = false
a != b = true
a > b = false
a < b = true
b >= a = true
b <= a = false
*/

7.2逻辑运算符(与或非)

public class Test {public static void main(String[] args) {boolean a = true;boolean b = false;System.out.println("a && b = " + (a&&b));System.out.println("a || b = " + (a||b) );System.out.println("!(a && b) = " + !(a && b));}
}
/*运行结果:
a && b = false
a || b = true
!(a && b) = true
*/

7.3条件运算符(?:)

• 条件运算符也被称为三元运算符。
• 该运算符有3个操作数，并且需要判断布尔表达式的值。该运算符的主要是决定哪个值应该赋值给变量。
  variable x = (expression) ? value if true : value if false

public class Test {public static void main(String[] args){int a , b;a = 10;// 如果 a 等于 1 成立，则设置 b 为 20，否则为 30b = (a == 1) ? 20 : 30;System.out.println( "Value of b is : " +  b );// 如果 a 等于 10 成立，则设置 b 为 20，否则为 30b = (a == 10) ? 20 : 30;System.out.println( "Value of b is : " + b );}
}
/*运行结果:
Value of b is : 30
Value of b is : 20
*/

8.位运算符

从现代计算机中所有的数据二进制的形式存储在设备中。即 0、1 两种状态，计算机对二进制数据进行的运算(+、-、*、/)都是叫位运算，即将符号位共同参与运算的运算。

int a = 35;
int b = 47;
int c = a + b;
//计算两个数的和，因为在计算机中都是以二进制来进行运算，
//所以上面我们所给的 int 变量会在机器内部先转换为二进制在进行相加
35:  0 0 1 0 0 0 1 1
47:  0 0 1 0 1 1 1 1
————————————————————
82:  0 1 0 1 0 0 1 0

8.1 按位与运算符（&）

• 运算规则:两位同时为1,结果为1,否则结果为0

0&0=0  0&1=0  1&0=0  1&1=1注意:负数按补码形式参加按位与运算

• 用途:
  • 1.清零:如果想将一个单元清零，即使其全部二进制位为0，只要与一个各位都为零的数值相与，结果为零
  • 2.取一个数的指定位 :比如取数 X=1010 1110 的低4位，只需要另找一个数Y，令Y的低4位为1，其余位为0，即Y=0000 1111，然后将X与Y进行按位与运算（X&Y=0000 1110）即可得到X的指定位。
  • 3.判断奇偶:只要根据最未位是0还是1来决定，为0就是偶数，为1就是奇数。因此可以用if ((a & 1) == 0)代替if (a % 2 == 0)来判断a是不是偶数。

8.2按位或运算符（|）

• 运算规则:参加运算的两个对象只要有一个为1，其值为1

0|0=0  0|1=1  1|0=1  1|1=1注意:负数按补码形式参加按位或运算

• 用途:
  • 1.对一个数据的某些位设置为1:如想要将数 X=1010 1110 的低4位设置为1，只需要另找一个数Y，令Y的低4位为1，其余位为0，即Y=0000 1111，然后将X与Y进行按位或运算（X|Y=1010 1111）即可得到

8.3异或运算符（^）

• 运算规则:两个相应位相同为0，相异为1

0^0=0  0^1=1  1^0=1  1^1=0

• 性质:

1、交换律
2、结合律 (a ^ b) ^ c == a ^ (b ^ c)
3、对于任何数x，都有 x ^ x=0，x ^ 0 = x
4、自反性: a ^ b ^ b=a ^ 0 =a;

• 用途:
  • 1.翻转指定位:将数 X=1010 1110 的低4位进行翻转，只需要另找一个数Y，令Y的低4位为1，其余位为0，即Y=0000 1111，然后将X与Y进行异或运算（X^Y=1010 0001）即可得到
  • 2.与0相异或值不变
  • 3.交换两个数:

void Swap(int &a, int &b){if (a != b){a ^= b;   //a1 = a ^ b  //运算结束后,a的值是a1b ^= a;   //b1 = b ^ a1 = b ^ (a ^ b) = a  //此时a的值是a1,运算结束后b的值是b1a ^= b;   //a2 = a1 ^ b1 = (a ^ b) ^ a = b  //此时a的值是a1,b的值是b1,运算结束后a的值是a2//上面注释中的a1,b1分别表示此时此刻a与b的值,是为了更好理解}
}

8.4取反运算符（~）

• 运算规则:二进制数按位取反，即将0变1，1变0

~1=0
~0=1

• 用途:
  • 1.使一个数的最低位为零:使a的最低位为0，可以表示为：a & _1。1的值为 1111 1111 1111 1110，再按"与"运算，最低位一定为0。因为" ~"运算符的优先级比算术运算符、关系运算符、逻辑运算符和其他运算符都高。

8.5左移运算符（<<）

• 运算规则:二进制位全部左移若干位(左边的二进制位丢弃，右边补0)

• 设 a=1010 1110，a = a<< 2 将a的二进制位左移2位、右补0，即得a=1011 1000。
• 若左移时舍弃的高位不包含1，则每左移一位，相当于该数乘以2。

8.6右移运算符（>>）

• 运算规则:二进制位全部右移若干位，正数左补0，负数左补1，右边丢弃

• 例如：a=a>>2 将a的二进制位右移2位，左补0 或者 左补1得看被移数是正还是负。
• 操作数每右移一位，相当于该数除以2。

8.7复合赋值运算符

• 运算规则:（位运算符与赋值运算符结合）

&=        例：a&=b    相当于     a=a&b
|=        例：a|=b    相当于     a=a|b
>>=      例：a>>=b   相当于     a=a>>b
<<=      例：a<<=b     相当于      a=a<