Java基础-运算符
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Java基础-运算符
概述
运算符是Java语言中用于执行操作的特殊符号，它们可以用于操作变量和值。掌握Java运算符是学习Java语法的基础，本章节将系统梳理Java中的运算符分类及核心用法。
知识要点
1. 算术运算符
算术运算符用于执行基本的数学运算：
public class ArithmeticOperatorDemo {
public void arithmetic() {
int a = 10;
int b = 5;
// 加法
int add = a + b; // 15
// 减法
int sub = a - b; // 5
// 乘法
int mul = a * b; // 50
// 除法
int div = a / b; // 2
// 取模
int mod = a % b; // 0
// 自增
a++; // 11
++a; // 12
// 自减
b--; // 4
--b; // 3
}
}2. 关系运算符
关系运算符用于比较两个值的关系：
public class RelationalOperatorDemo {
public void relational() {
int a = 10;
int b = 5;
// 等于
boolean eq = (a == b); // false
// 不等于
boolean ne = (a != b); // true
// 大于
boolean gt = (a > b); // true
// 小于
boolean lt = (a < b); // false
// 大于等于
boolean ge = (a >= b); // true
// 小于等于
boolean le = (a <= b); // false
}
}3. 逻辑运算符
逻辑运算符用于连接布尔表达式：
public class LogicalOperatorDemo {
public void logical() {
boolean a = true;
boolean b = false;
// 逻辑与
boolean and = a && b; // false
// 逻辑或
boolean or = a || b; // true
// 逻辑非
boolean not = !a; // false
// 短路运算
// 当a为false时，不会计算b的值
boolean shortCircuitAnd = a && (b = true); // false
// 当a为true时，不会计算b的值
boolean shortCircuitOr = a || (b = false); // true
}
}4. 位运算符
位运算符用于操作二进制位：
public class BitOperatorDemo {
public void bit() {
int a = 60; // 0011 1100
int b = 13; // 0000 1101
// 按位与
int and = a & b; // 12 (0000 1100)
// 按位或
int or = a | b; // 61 (0011 1101)
// 按位异或
int xor = a ^ b; // 49 (0011 0001)
// 按位非
int not = ~a; // -61 (1100 0011)
// 左移
int leftShift = a << 2; // 240 (1111 0000)
// 右移
int rightShift = a >> 2; // 15 (0000 1111)
// 无符号右移
int unsignedRightShift = a >>> 2; // 15 (0000 1111)
}
}5. 赋值运算符
赋值运算符用于给变量赋值：
public class AssignmentOperatorDemo {
public void assignment() {
int a = 10;
// 简单赋值
int b = a; // 10
// 加法赋值
b += a; // 20
// 减法赋值
b -= a; // 10
// 乘法赋值
b *= a; // 100
// 除法赋值
b /= a; // 10
// 取模赋值
b %= a; // 0
// 位与赋值
b &= a; // 0
// 位或赋值
b |= a; // 10
// 位异或赋值
b ^= a; // 0
// 左移赋值
b <<= a; // 0
// 右移赋值
b >>= a; // 0
// 无符号右移赋值
b >>>= a; // 0
}
}6. 条件运算符
条件运算符是Java中唯一的三目运算符：
public class ConditionalOperatorDemo {
public void conditional() {
int a = 10;
int b = 5;
// 条件运算符
int max = (a > b) ? a : b; // 10
// 嵌套条件运算符
int min = (a < b) ? a : ((a == b) ? a : b); // 5
}
}7. 其他运算符
Java中还有一些其他运算符：
public class OtherOperatorDemo {
public void other() {
// 点运算符
Person person = new Person();
person.setName("张三");
// instanceof运算符
boolean isPerson = person instanceof Person; // true
// 括号运算符
int result = (a + b) * c; // 先计算a + b，再乘以c
// 数组访问运算符
int[] arr = {1, 2, 3};
int first = arr[0]; // 1
}
}知识扩展
设计思想
Java运算符的设计体现了以下思想：
- 简洁性：运算符符号简洁明了，便于记忆和使用
- 一致性：运算符的含义和用法保持一致，便于学习和记忆
- 完备性：提供了丰富的运算符，满足各种编程需求
- 效率：位运算符等可以直接操作二进制位，提高运行效率
- 可读性：运算符的使用使得代码更加简洁和可读
避坑指南
- 整数除法：注意整数除法会截断小数部分，而不是四舍五入
- 优先级：注意运算符的优先级，避免因优先级问题导致的错误
- 短路运算：注意逻辑运算符的短路特性，避免依赖未执行的代码
- 溢出：注意算术运算可能导致的溢出问题
- 类型转换：注意不同类型之间的运算可能导致的类型转换问题
深度思考题
思考题1: 什么是运算符的优先级？为什么要了解运算符的优先级？
回答: 运算符的优先级是指在表达式中，不同的运算符按照一定的顺序进行计算。了解运算符的优先级可以帮助我们正确地理解和编写表达式，避免因优先级问题导致的错误。例如，在表达式a + b * c中，乘法的优先级高于加法，所以会先计算b * c，然后再加上a。
思考题2: 什么是短路运算？它有什么优势？
回答: 短路运算是指在逻辑运算中，当确定整个表达式的结果后，就不再计算剩余的部分。例如，在表达式a && b中，如果a为false，那么无论b的值是什么，整个表达式的结果都是false，所以不会计算b的值。短路运算的优势是可以提高代码的执行效率，避免不必要的计算。
思考题3: 位运算符有什么应用场景？
回答: 位运算符的应用场景主要包括：
- 底层编程：如操作系统、驱动程序等，需要直接操作硬件
- 性能优化：位运算比算术运算更快，可以提高代码的执行效率
- 数据压缩：如位图、音频、视频等的压缩
- 加密算法：如对称加密、非对称加密等
- 游戏开发：如碰撞检测、物理模拟等
- 网络编程：如IP地址、端口号的处理等