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Java之路 - 运算

整数运算

Java的整数运算遵循四则运算规则,可以使用任意嵌套的小括号。四则运算规则和初等数学一致。

整数的数值表示不但是精确的,而且整数运算永远是精确的,即使是除法也是精确的,因为两个整数相除只能得到结果的整数部分

int x = 12345 / 67; // 184

求余运算使用%:

int y = 12345 % 67; // 12345÷67的余数是17

特别注意:整数的除法对于除数为0时运行时将报错,但编译不会报错。


溢出

要特别注意,整数由于存在范围限制,如果计算结果超出了范围,就会产生溢出,而溢出不会出错,却会得到一个奇怪的结果


自增/自减

Java还提供了++运算和--运算,它们可以对一个整数进行加1和减1的操作:

// 自增/自减运算public class Main {    public static void main(String[] args) {        int n = 3300;
        n++; // 3301, 相当于 n = n + 1;
        n--; // 3300, 相当于 n = n - 1;
        int y = 100 + (++n); // 不要这么写
        System.out.println(y);
    }
}


移位运算

在计算机中,整数总是以二进制的形式表示。例如,int类型的整数7使用4字节表示的二进制如下:


00000000 0000000 0000000 00000111

可以对整数进行移位运算。对整数7左移1位将得到整数14,左移两位将得到整数28:


int n = 7;       // 00000000 00000000 00000000 00000111 = 7
int a = n << 1;  // 00000000 00000000 00000000 00001110 = 14
int b = n << 2;  // 00000000 00000000 00000000 00011100 = 28
int c = n << 28; // 01110000 00000000 00000000 00000000 = 1879048192
int d = n << 29; // 11100000 00000000 00000000 00000000 = -536870912

左移29位时,由于最高位变成1,因此结果变成了负数。


类似的,对整数28进行右移,结果如下:


int n = 7;       // 00000000 00000000 00000000 00000111 = 7

int a = n >> 1;  // 00000000 00000000 00000000 00000011 = 3

int b = n >> 2;  // 00000000 00000000 00000000 00000001 = 1

int c = n >> 3;  // 00000000 00000000 00000000 00000000 = 0


如果对一个负数进行右移,最高位的1不动,结果仍然是一个负数


int n = -536870912;

int a = n >> 1;  // 11110000 00000000 00000000 00000000 = -268435456

int b = n >> 2;  // 11111000 00000000 00000000 00000000 = -134217728

int c = n >> 28; // 11111111 11111111 11111111 11111110 = -2

int d = n >> 29; // 11111111 11111111 11111111 11111111 = -1


还有一种无符号的右移运算,使用>>>,它的特点是不管符号位,右移后高位总是补0,因此,对一个负数进行>>>右移,它会变成正数,原因是最高位的1变成了0:

int n = -536870912;

int a = n >>> 1;  // 01110000 00000000 00000000 00000000 = 1879048192

int b = n >>> 2;  // 00111000 00000000 00000000 00000000 = 939524096

int c = n >>> 29; // 00000000 00000000 00000000 00000111 = 7

int d = n >>> 31; // 00000000 00000000 00000000 00000001 = 1

位运算

位运算是按位进行与、或、非和异或的运算。我们先来看看针对单个bit的位运算。


与运算的规则是,必须两个数同时为1,结果才为1

n = 0 & 0; // 0

n = 0 & 1; // 0

n = 1 & 0; // 0

n = 1 & 1; // 1

或运算的规则是,只要任意一个为1,结果就为1:

n = 0 | 0; // 0

n = 0 | 1; // 1

n = 1 | 0; // 1

n = 1 | 1; // 1

运算优先级

在Java的计算表达式中,运算优先级从高到低依次是:


()

! ~ ++ --

* / %

+ -

<< >> >>>

&

|

+= -= *= /=

浮点数运算

浮点数运算和整数运算相比,只能进行加减乘除这些数值计算,不能做位运算和移位运算。


在计算机中,浮点数虽然表示的范围大,但是,浮点数有个非常重要的特点,就是浮点数常常无法精确表示。


举个例子:


浮点数0.1在计算机中就无法精确表示,因为十进制的0.1换算成二进制是一个无限循环小数,很显然,无论使用float还是double,都只能存储一个0.1的近似值。但是,0.5这个浮点数又可以精确地表示。


因为浮点数常常无法精确表示,因此,浮点数运算会产生误差


由于浮点数存在运算误差,所以比较两个浮点数是否相等常常会出现错误的结果。正确的比较方法是判断两个浮点数之差的绝对值是否小于一个很小的数:

// 比较x和y是否相等,先计算其差的绝对值:
double r = Math.abs(x - y);
// 再判断绝对值是否足够小:
if (r < 0.00001) {    
    // 可以认为相等
} else { 
   // 不相等
}

布尔运算

对于布尔类型boolean,永远只有true和false两个值。


布尔运算是一种关系运算,包括以下几类:


比较运算符:>,>=,<,<=,==,!=

与运算 &&

或运算 ||

非运算 !


布尔运算的一个重要特点是短路运算。如果一个布尔运算的表达式能提前确定结果,则后续的计算不再执行,直接返回结果。

因为false && x的结果总是false,无论x是true还是false,因此,与运算在确定第一个值为false后,不再继续计算,而是直接返回false。


三元运算符

Java还提供一个三元运算符b ? x : y,它根据第一个布尔表达式的结果,分别返回后续两个表达式之一的计算结果。


本文摘抄自廖雪峰的官方网站-Java教程

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