Java 运算符
什么是运算符？
在Java编程中，运算符是用于对变量和值进行操作的特殊符号。例如，加号(+)是一个运算符，用于将两个值相加。Java提供了多种类型的运算符来执行不同的操作。
运算符的类型
Java中的运算符可以分为以下几类：
- 算术运算符
- 关系运算符
- 逻辑运算符
- 位运算符
- 赋值运算符
- 其他运算符
让我们详细了解每一种类型。
算术运算符
算术运算符用于执行基本的数学运算。
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
| + | 加法 | A + B |
| - | 减法 | A - B |
| * | 乘法 | A * B |
| / | 除法 | A / B |
| % | 取模(求余) | A % B |
| ++ | 自增 | A++ 或 ++A |
| -- | 自减 | A-- 或 --A |
示例代码
java
public class ArithmeticOperatorDemo {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 3;
// 基本算术运算
System.out.println("a + b = " + (a + b)); // 输出: 13
System.out.println("a - b = " + (a - b)); // 输出: 7
System.out.println("a * b = " + (a * b)); // 输出: 30
System.out.println("a / b = " + (a / b)); // 输出: 3 (整数除法)
System.out.println("a % b = " + (a % b)); // 输出: 1
// 自增和自减
int c = a++; // 先赋值再自增
System.out.println("c = " + c); // 输出: 10
System.out.println("a = " + a); // 输出: 11
int d = ++b; // 先自增再赋值
System.out.println("d = " + d); // 输出: 4
System.out.println("b = " + b); // 输出: 4
}
}
备注
在Java中，当使用/对两个整数进行除法运算时，结果也是整数（向下取整）。如果想要得到小数结果，至少要有一个操作数是浮点类型。
关系运算符
关系运算符用于比较两个值，返回的结果是布尔类型（true或false）。
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
== | 等于 | A == B |
!= | 不等于 | A != B |
> | 大于 | A > B |
< | 小于 | A < B |
>= | 大于等于 | A >= B |
<= | 小于等于 | A <= B |
示例代码
java
public class RelationalOperatorDemo {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 20;
System.out.println("a == b 的结果是: " + (a == b)); // 输出: false
System.out.println("a != b 的结果是: " + (a != b)); // 输出: true
System.out.println("a > b 的结果是: " + (a > b)); // 输出: false
System.out.println("a < b 的结果是: " + (a < b)); // 输出: true
System.out.println("a >= b 的结果是: " + (a >= b)); // 输出: false
System.out.println("a <= b 的结果是: " + (a <= b)); // 输出: true
}
}
警告
在比较对象（而不是基本数据类型）时，==比较的是对象的引用（内存地址），而不是对象的内容。如果要比较对象的内容，应该使用equals()方法。
逻辑运算符
逻辑运算符用于组合多个条件，返回布尔值。
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
&& | 逻辑与 | A && B |
|| | 逻辑或 | A || B |
! | 逻辑非 | !A |
示例代码
java
public class LogicalOperatorDemo {
public static void main(String[] args) {
boolean a = true;
boolean b = false;
System.out.println("a && b = " + (a && b)); // 输出: false
System.out.println("a || b = " + (a || b)); // 输出: true
System.out.println("!a = " + (!a)); // 输出: false
// 短路运算示例
int x = 10;
int y = 20;
if (x > 5 || ++y > 20) { // 因为x > 5为true，所以后面的条件不会被执行
System.out.println("条件为真");
}
System.out.println("y = " + y); // 输出: 20，y没有自增
}
}
提示
&&和||是短路运算符。在&&运算中，如果第一个条件为false，第二个条件不会被评估。在||运算中，如果第一个条件为true，第二个条件不会被评估。这可以用来避免可能的错误和提高效率。
位运算符
位运算符用于对二进制位进行操作。
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
& | 位与 | A & B |
| | 位或 | A | B |
^ | 位异或 | A ^ B |
~ | 位取反 | ~A |
<< | 左移 | A << 2 |
>> | 右移（带符号） | A >> 2 |
>>> | 右移（无符号） | A >>> 2 |
示例代码
java
public class BitwiseOperatorDemo {
public static void main(String[] args) {
int a = 5; // 二进制: 0101
int b = 3; // 二进制: 0011
System.out.println("a & b = " + (a & b)); // 输出: 1 (二进制: 0001)
System.out.println("a | b = " + (a | b)); // 输出: 7 (二进制: 0111)
System.out.println("a ^ b = " + (a ^ b)); // 输出: 6 (二进制: 0110)
System.out.println("~a = " + (~a)); // 输出: -6 (二进制: 1...1010)
System.out.println("a << 2 = " + (a << 2)); // 输出: 20 (二进制: 10100)
System.out.println("a >> 1 = " + (a >> 1)); // 输出: 2 (二进制: 0010)
int c = -5;
System.out.println("c >> 1 = " + (c >> 1)); // 输出: -3
System.out.println("c >>> 1 = " + (c >>> 1)); // 输出: 2147483645（无符号右移）
}
}
赋值运算符
赋值运算符用于给变量赋值。
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
= | 赋值 | C = A + B |
+= | 加等于 | C += A 等价于 C = C + A |
-= | 减等于 | C -= A 等价于 C = C - A |
*= | 乘等于 | C *= A 等价于 C = C * A |
/= | 除等于 | C /= A 等价于 C = C / A |
%= | 取模等于 | C %= A 等价于 C = C % A |
<<= | 左移等于 | C <<= 2 等价于 C = C << 2 |
>>= | 右移等于 | C >>= 2 等价于 C = C >> 2 |
&= | 位与等于 | C &= 2 等价于 C = C & 2 |
^= | 位异或等于 | C ^= 2 等价于 C = C ^ 2 |
|= | 位或等于 | C |= 2 等价于 C = C | 2 |
示例代码
java
public class AssignmentOperatorDemo {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
a += 5; // a = a + 5
System.out.println("a += 5: " + a); // 输出: 15
a -= 3; // a = a - 3
System.out.println("a -= 3: " + a); // 输出: 12
a *= 2; // a = a * 2
System.out.println("a *= 2: " + a); // 输出: 24
a /= 4; // a = a / 4
System.out.println("a /= 4: " + a); // 输出: 6
a %= 4; // a = a % 4
System.out.println("a %= 4: " + a); // 输出: 2
}
}
其他运算符
条件（三元）运算符
条件运算符是唯一需要三个操作数的运算符，格式为：条件 ? 表达式1 : 表达式2。
如果条件为真，则计算表达式1的值，否则计算表达式2的值。
java
public class TernaryOperatorDemo {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 20;
int max = (a > b) ? a : b;
System.out.println("a和b中的较大值是: " + max); // 输出: 20
String result = (a % 2 == 0) ? "偶数" : "奇数";
System.out.println("a是: " + result); // 输出: 偶数
}
}
instanceof 运算符
instanceof 运算符用于检查对象是否是特定类型（类或接口）的实例。
java
public class InstanceofDemo {
public static void main(String[] args) {
String name = "Java编程";
boolean result = name instanceof String;
System.out.println("name是String类型: " + result); // 输出: true
Object obj = new String("测试");
System.out.println("obj是String类型: " + (obj instanceof String)); // 输出: true
System.out.println("obj是Object类型: " + (obj instanceof Object)); // 输出: true
}
}
运算符优先级
Java运算符的优先级从高到低排列如下：
- 后缀操作符：
expr++,expr-- - 一元操作符：
++expr,--expr,+expr,-expr,~,! - 乘法、除法、取模：
*,/,% - 加法、减法：
+,- - 移位操作符：
<<,>>,>>> - 关系操作符：
<,>,<=,>=,instanceof - 等价操作符：
==,!= - 位与：
& - 位异或：
^ - 位或：
| - 逻辑与：
&& - 逻辑或：
|| - 条件运算符：
?: - 赋值操作符：
=,+=,-=,*=,/=,%=,&=,^=,|=,<<=,>>=,>>>=
提示
当你不确定运算符优先级时，可以使用括号来明确指定运算顺序。这不仅可以避免错误，也能提高代码的可读性。
实际案例
案例1：计算BMI值
使用运算符计算用户的Body Mass Index (BMI)。
java
import java.util.Scanner;
public class BMICalculator {
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
System.out.print("请输入您的体重(kg): ");
double weight = scanner.nextDouble();
System.out.print("请输入您的身高(m): ");
double height = scanner.nextDouble();
// 使用算术运算符计算BMI
double bmi = weight / (height * height);
System.out.println("您的BMI值为: " + bmi);
// 使用关系运算符和逻辑运算符判断BMI范围
if (bmi < 18.5) {
System.out.println("体重过轻");
} else if (bmi >= 18.5 && bmi < 24.9) {
System.out.println("正常范围");
} else if (bmi >= 24.9 && bmi < 29.9) {
System.out.println("超重");
} else {
System.out.println("肥胖");
}
scanner.close();
}
}
输出示例：
请输入您的体重(kg): 70
请输入您的身高(m): 1.75
您的BMI值为: 22.857142857142858
正常范围
案例2：简单计算器
创建一个支持基本运算的计算器。
java
import java.util.Scanner;
public class SimpleCalculator {
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
System.out.print("请输入第一个数字: ");
double num1 = scanner.nextDouble();
System.out.print("请输入运算符 (+, -, *, /): ");
char operator = scanner.next().charAt(0);
System.out.print("请输入第二个数字: ");
double num2 = scanner.nextDouble();
double result = 0.0;
// 使用switch语句和算术运算符
switch (operator) {
case '+':
result = num1 + num2;
break;
case '-':
result = num1 - num2;
break;
case '*':
result = num1 * num2;
break;
case '/':
// 使用条件运算符处理除数为零的情况
result = (num2 != 0) ? (num1 / num2) : 0;
if (num2 == 0) {
System.out.println("错误：除数不能为零");
scanner.close();
return;
}
break;
default:
System.out.println("不支持的运算符");
scanner.close();
return;
}
System.out.println(num1 + " " + operator + " " + num2 + " = " + result);
scanner.close();
}
}
输出示例：
请输入第一个数字: 10
请输入运算符 (+, -, *, /): *
请输入第二个数字: 5
10.0 * 5.0 = 50.0
总结
本文详细介绍了Java中的各种运算符，包括：
- 算术运算符：用于执行基本的数学运算。
- 关系运算符：用于比较两个值并返回布尔结果。
- 逻辑运算符：用于组合多个条件。
- 位运算符：用于对二进制位进行操作。
- 赋值运算符：用于给变量赋值。
- 其他运算符：如条件运算符和instanceof运算符。
运算符是Java编程的基础部分，掌握它们的用法和特点对于编写有效的代码至关重要。特别是要注意运算符的优先级，在复杂表达式中适当使用括号可以提高代码的可读性和准确性。
练习题
- 编写一个程序，使用算术运算符计算圆的面积和周长。
- 使用位运算符实现两个整数的交换（不使用临时变量）。
- 编写一个程序，使用关系运算符和逻辑运算符判断某年是否为闰年。
- 创建一个温度转换程序，使用条件运算符将摄氏度转换为华氏度，或者将华氏度转换为摄氏度。
进一步学习
- Java运算符的高级应用
- 位运算在实际项目中的应用场景
- 表达式求值过程及优先级的深入理解