java中的算术运算符【详解】_java算术运算符

一、引言

  在java基础学习中，运算符是特别重要的基本知识，它可以操作数据来实现我们的需求。java中最基本的运算符包括算术运算符、赋值运算符、逻辑运算符和关系运算符等，本文我们选择算术运算符进行讲解

二、算术运算符

1，概念

  Java 中的算术运算符主要用来组织数值类型数据的算术运算，按照参加运算的操作数的不同可以分为一元运算符和二元运算符，这里说明一下，n元运算符表示只有n个操作数与该运算符才能构成完整的表达式；例如i++表达式中 ++ 为一元运算符，a+b表达式中 + 为二元运算符。

2，一元运算符(++、- -)

1. ++运算符

（1）作用：对操作数完成自增的操作，举例：

int i = 1;
i++;
System.out.println("i = " + i);
1
2
3

控制台输出结果：

i = 2
1

（2）注意事项

  ①只能操作数值型变量不能操作常量，浮点数也可以使用 ++ 运算符，举例：

double d = 3.14;
d++;//正确使用
2++;//错误使用
1
2
3

  ②自增(自减)运算符一般会单独使用，用于循环控制

  ③ ++ 和变量顺序不同返回结果也不同，规则如下：

   A. i++：若和其他运算符需要运算是先参与运算然后在自增

   B. ++i：若和其他运算符需要运算是先自增然后在参与运算

举例：

int number = i++ + ++i + ++i;
//number = 0(++在后先参与运算) + 2(++在前先自增) + 3(++在前先自增);
System.out.println("number = " + number + " i = " + i);
1
2
3

控制台输出结果：

number= 5 i = 3
1

​  ++ 运算符其原理如下图 2.1：

                       图2.1 ++ 运算符原理

  明白原理后，则下列表达式根据图 2.1原理便可得到输出结果

int i = 0 , j = 0;
i = i++;//返回oldValue然后赋值给i，i = 0
j = ++j;//返回自增后的*this然后赋值给j，j = 1
System.out.println("i = " + i + " j = " + j);
1
2
3
4

控制台输出结果：

i = 0 j = 1
1

2. --运算符

（1）作用：对操作数完成自减的操作，举例：

int i = 1;
i--;
System.out.println("i = " + i);
1
2
3

控制台输出结果：

i = 0
1

（2）注意事项类比与上文的++运算符

3，二元运算符(+、-、*、/、%)

1. 算术表达式中不同基本数据类型操作数参与运算规则

（1）两个操作数类型(double，<double)：低于double类型的操作数先自动转换为double类型再进行算术运算；整个表达式的类型为double
（2）两个操作数类型(float，<float)：低于float类型的操作数先自动转换为float类型再进行算术运算；整个表达式的类型为float
（3）两个操作数类型(long，<long)：低于long类型的操作数先自动转换为long类型再进行算术运算；整个表达式的类型为long
（4）两个操作数类型(<long，<long)：所有操作数都自动转换为int类型再进行算术运算；整个表达式的类型为int；注意这里我们可以把char类型看做特殊的整型变量，它可使用ASCII码参与运算

2. + 运算符

（1）两个操作数均为基本数据类型，则采用上文的基本数据类型运算规则

作用：对两个操作数完成加操作，举例：

int a = 1,b = 2;
System.out.println("a + b = " + (a + b));//提高a+b的优先级
1
2

​ 控制台输出结果：

a + b = 3
1

（2）其中一个操作数或两个操作数为String类型，则表示字符串的拼接

​ 作用：对两个操作数完成字符串的拼接，举例：

String s = "aa";
int i = 1;
System.out.println("s + i = " + (s + i));
1
2
3

​ 控制台输出结果：

s + i = aa1//字符串类型
1

  在java中字符串的 + 操作其原理就是创建StringBuilder对象调用append()方法完成，如图 2.2所示：

                       图2.2 字符串+底层原理

  由上图可知每次进行一次字符串的+操作都会创建一个StringBuilder对象，会导致内存空间的利用率降低

  这里说明一下，java中只有 + 运算符操作数可以不为基本数据类型，而 - 、 * 、 / 、 % 操作符的操作数只能为基本数据类型，且都遵守上文中的不同基本数据类型的运算规则

3. - 运算符

作用：对两个操作数完成减操作，举例：

int a = 3,b = 2;
System.out.println("a - b = " + (a - b));
1
2

控制台输出结果：

a - b = 1
1

4. * 运算符

作用：对两个操作数完成乘操作，举例：

int a = 2,b = 2;
System.out.println("a * b=" + (a * b));
1
2

控制台输出结果：

a * b = 4
1

4. / 运算符

作用：对两个操作数完成除操作，举例：

int a = 5,b = 2;
System.out.println("a / b = " + (a / b));
1
2

控制台输出结果：

a / b = 2
1

  这里有个问题，为什么控制台的结果不是2.5呢？原因是根据上文的基本数据类型运算规则得到表达式为int类型，所以表达式结果进行了强制类型转换；若想要得到浮点类型，只需要在表达式前面加上1.0 * 即可，举例：

int a = 5,b = 2;
System.out.println("a / b = " + (1.0 * a / b));
1
2

控制台输出结果：

a / b = 2.5
1

5. %运算符

（1）两个操作数为整数时取余运算规则

  ①如果右侧操作数为零，则结果报错

  ②如果左侧操作数为零，则结果为0

  ③其他情况结果的符号与左侧操作数的符号相同

  举例：

//整型取余规则
//System.out.println(5 % 0);//1，右侧操作数为零，则结果报错
System.out.println("0 % 5 = " + 0 % 5);//2，左侧操作数为零
//3，其他情况结果的符号与左侧操作数的符号相同
System.out.println("-15 % 6 = " + -15 % 6);//左侧为-
System.out.println("-15 % -6 = " + -15 % -6);//左侧为-
System.out.println("15 % -6 = " + 15 % -6);//左侧为+
System.out.println("15 % 6 = " + 15 % 6);//左侧为+
1
2
3
4
5
6
7
8

控制台输出结果：

0 % 5 = 0
-15 % 6 = -3
-15 % -6 = -3
15 % -6 = 3
15 % 6 = 3
1
2
3
4
5

（2）一个或两个操作数为浮点数时取余

  ①如果右侧操作数为零，则结果为NaN(非数值)

  ②如果左边的操作数是无穷大，结果是NaN

​  ③如果右边的操作数是无穷大，结果是左边操作数的值

  ④如果任一操作数是NaN，结果是NaN

  ⑤其他情况与整型规则3一样；由于是浮点数运算，可能会存在浮点数的舍入误差

  举例：

//浮点取余规则
System.out.println(15.0F % 0.0F);//1，右侧操作数为零
System.out.println(Float.POSITIVE_INFINITY % 2.1F);//2，左边的操作数是无穷大
System.out.println(2.1F % Float.POSITIVE_INFINITY);//3，右边的操作数是无穷大
//4，如果任一操作数是NaN，结果是NaN
System.out.println((Float.POSITIVE_INFINITY % 2.1F) % 2.0);//左边为NaN
System.out.println( 2.0 % (Float.POSITIVE_INFINITY % 2.1F));//右边为NaN
//5，其他情况与整型规则3一样(可能存在浮点数的舍入误差)
System.out.println( 15.5F % 6.5F);//结果为2.5F
System.out.println(5.5 % 15.65); //结果为5.5
System.out.println(0.0 % 3.78);//结果0.0
System.out.println( -15.5F % 7.5F);//结果为-0.5F
1
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​ 控制台输出结果：

15.0F % 0.0F = NaN
无穷大 % 2.1F = NaN
2.1F % 无穷大 = 2.1
NaN % 2.1F = NaN
2.1F % NaN= NaN
15.5F % 6.5F = 2.5
5.5 % 15.65 = 5.5
0.0 % 3.78 = 0.0
-15.5F % 7.5F = -0.5
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三、算术运算符的优先级

  当一个表达式中含有多个算术运算符时就会出现运算的先后顺序，java中算术运算符的先后顺序为：【++ or - -】 > 【* or / or %】 > 【+ or -】，举例：

System.out.println(3 + 4 * 5 % 6 / 2);//相当于(((4 * 5) % 6 )/ 2) + 3 = 4
//字符串的 + 操作
System.out.println(3+'A'+"string");//先进行3+'A'操作然后再进行字符串的连接
System.out.println("string"+3+'A');//直接进行字符串的连接
1
2
3
4

控制台输出结果：

4
68string
string3A
1
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3

四、结语

  我们学习java时需要重视其在计算机底层中是如何实现的，这样我们才能更好地把计算机理论知识与java相结合，可以对java的理解更加深入。最后，感谢大家的观看！