Java算数运算符

运算符丰富是 Java 语言的主要特点之一,它提供的运算符数量之多,在高级语言中是少见的。

Java 语言中的运算符除了具有优先级之外,还有一个结合性的特点。当一个表达式中出现多种运算符时,执行的先后顺序不仅要遵守运算符优先级别的规定,还要受运算符结合性的约束,以便确定是自左向右进行运算还是自右向左进行运算。这些运算符按照操作数的数量可以分为单目运算符、双目运算符和三目运算符。

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,本文将详细介绍算术运算符。

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。

一元运算符

算术一元运算一共有 3 个,分别是 -、++ 和 --。具体说明参见表 1。

表 1 一元算术运算
运 算 符 名 称 说 明 例 子
取反符号 取反运算 b=-a
++ 自加一 先取值再加一,或先加一再取值 a++ 或 ++a
-- 自减一 先取值再减一,或先减一再取值 a-- 或 --a

表 1 中,-a 是对 a 取反运算,a++ 或 a-- 是在表达式运算完后,再给 a 加一或减一。而 ++a 或 --a 是先给 a 加一或减一,然后再进行表达式运算。
int a = 12;
System.out.println(-a);
int b = a++;
System.out.println(b);
b = ++a;
System.out.println(b);
上述代码第 2 行是 -a,是把 a 变量取反,结果输出是 -12。第 4 行代码是先把 a 赋值给 b 变量再加一,即先赋值后 ++,因此输出结果是 12。第 6 行代码是把 a 加一,然后把 a 赋值给 b 变量,即先 ++ 后赋值,因此输出结果是 14。

输出结果如下图所示:
输出结果
图 1  输出结果
关于 ++ 和 --,可直接参考《Java自增和自减运算符(++和--)》一节。

二元运算符

Java 语言中算术运算符的功能是进行算术运算,除了经常使用的加(+)、减(-)、乘(*)和除(\)外,还有取模运算(%)。加(+)、减(-)、乘(*)、除(\)和我们平常接触的数学运算具有相同的含义。具体说明参见表 2。

表 2 二元算术运算
运 算 符 名 称 说 明 例 子
+ 求 a 加 b 的和,还可用于 String 类型,进行字符串连接操作 a + b
- 求 a 减 b 的差 a - b
* 求 a 乘以 b 的积 a * b
求 a 除以 b 的商 a / b
%
取余 求 a 除以 b 的余数  a % b


算术运算符都是双目运算符,即连接两个操作数的运算符。优先级上,*、/、% 具有相同运算级别,并高于 +、-(+、- 具有相同级别)。例如:
int a = 4, b = 2, c = 3;
int d = a * (b + c) % c;
这种运算规则与数学运算中的规则是相同的。首先计算赋值符号(=)右边配对的括号内的值,其次按从左向右的结合方向计算乘法,最后做求余运算,表达式的结果为 2, 然后把 2 赋值给 d。

进行算术运算时应注意以下两点:
  • 求余(%)运算要求参与运算的两个操作数均为整型,不能为其他类型。
  • 两个整数进行除法运算,其结果仍为整数。如果整数与实数进行除法运算,则结果为实数。

例如:
①int x=2,y=1; 表达式 y/x 的结果是 0。
②float x=2.0f; int y=1; 表达式 y/x 的结果是 0.5。

在 ① 中整型变量 x 和 y 相除,其结果仍为整型数据 0;在 ② 中由于两个不同类型的数据进行运算,此时首先要进行类型转换,会把 int 型的 y 转换成与 x 一样的 float 型,然后相除,最终结果为 float 类型的数字 0.5。

【例1】编写一个程序,输出不同类型的两个数,执行相加、相减、相乘、相除和求余后输入结果。

实现代码如下:
public static void main(String[] args) {
    float f1 = 9 % 4;// 保存取余后浮点类型的结果
    double da = 9 + 4.5; // 双精度加法
    double db = 9 - 3.0; // 双精度减法
    double dc = 9 * 2.5; // 双精度乘法
    double dd = 9 / 3.0; // 双精度除法
    double de = 9 % 4; // 双精度取余

    System.out.println("整数的算术运算"); // 整数的加、减、乘、除和取余
    System.out.printf("9+4=%d \n", 9 + 4);
    System.out.printf("9-4=%d \n", 9 - 4);
    System.out.printf("9*4=%d \n", 9 * 4);
    System.out.printf("9/4=%d \n", 9 / 4);
    System.out.printf("9%%4=%d \n", 9 % 4);

    System.out.println("\n浮点数的算术运算"); // 浮点数的加、减、乘、除和取余
    System.out.printf("9+4.5f=%f \n", 9 + 4.5f);
    System.out.printf("9-3.0f=%f \n", 9 - 3.0f);
    System.out.printf("9*2.5f=%f \n", 9 * 2.5f);
    System.out.printf("9/3.0f=%f \n", 9 / 3.0f);
    System.out.printf("9%%4=%f \n", f1);

    System.out.println("\n双精度数的算术运算"); // 双精度数的加、减、乘、除和取余
    System.out.printf("9+4.5=%4.16f \n", da);
    System.out.printf("9-3.0=%4.16f \n", db);
    System.out.printf("9*2.5=%4.16f \n", dc);
    System.out.printf("9/3.0=%4.16f \n", dd);
    System.out.printf("9%%4=%4.16f \n", de);

    System.out.println("\n字符的算术运算"); // 对字符的加法和减法
    System.out.printf("'A'+32=%d \n", 'A' + 32);
    System.out.printf("'A'+32=%c \n", 'A' + 32);
    System.out.printf("'a'-'B'=%d \n", 'a' - 'B');
}
保存文件并运行,输出的结果如下所示。
整数的算术运算
9+4=13
9-4=5
9*4=36
9/4=2
9%4=1

浮点数的算术运算
9+4.5f=13.500000
9-3.0f=6.000000
9*2.5f=22.500000
9/3.0f=3.000000
9%4=1.000000

双精度数的算术运算
9+4.5=13.5000000000000000
9-3.0=6.0000000000000000
9*2.5=22.5000000000000000
9/3.0=3.0000000000000000
9%4=1.0000000000000000

字符的算术运算
'A'+32=97
'A'+32=a
'a'-'B'=31
本示例中使用了 4 种类型来执行算术运算。其中,整数类型的结果最容易理解,浮点型和双精度型返回的结果都带有小数,字符型将会把字符转换为 ASCII 码再运算。

从输出结果中可以看到,整数之间的运算结果只保留整数部分,浮点型运算时保留 6 位小数部分,双精度运算时则保留 16 位小数部分。

注意:Java 语言算术运算符的优先级是先乘除后加减。例如在表达式“a-b*c”中,b 的左侧为减号,右侧为乘号,而乘号优先级高于减号,因此该表达式可以转换为“a-(b*c)”。

如果在一个表达式中的多个算术运算符的优先级别相同,例如“a-b+c”,此时将按照运算符的结合方向决定顺序。算术运算符的结合方向都是“从左至右”,即先左后右。因此 b 先与减号结合,执行“a-b”的运算,再执行加 c 的运算。

算术赋值运算符

算术赋值运算符只是一种简写,一般用于变量自身的变化,具体说明参见表 3。

表 3 算术赋值运算
运 算 符 名 称 例 子
+= 加赋值 a += b、a += b+3
-= 减赋值 a -= b
*= 乘赋值 a *= b
/= 除赋值 a /= b
%= 取余赋值 a %= b
示例代码如下:
int a = 1;
int b = 2;
a += b; // 相当于 a = a + b
System.out.println(a);
a += b + 3; // 相当于 a = a + b + 3
System.out.println(a);
a -= b; // 相当于 a = a - b
System.out.println(a);
a *= b; // 相当于 a=a*b
System.out.println(a);
a /= b; // 相当于 a=a/b
System.out.println(a);
a %= b; // 相当于 a=a%b
System.out.println(a);
运行结果如下图所示:
算术赋值运算符运行结果
图 2  运行结果

上述例子分别对整型进行了+=、-=、*=、/= 和 %= 运算,具体语句不再赘述。

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