第三章 java 变量与运算符

第三章 java 变量与运算符

一.关键字

定义:

被java语言赋予特殊含义,用做专门用途的字符串(或单词)

特点:全部关键字都是小写字母

例如:

HelloWorld案例中,出现的关键字有classpublicstaticvoid等,这些单词已经被Java定义好了。

二.标识符

定义:

java中变量/方法/类等要素命名使用的字符串序列,称为标识符。

技巧:凡是自己可以起名字的地方都叫标识符。

比如:类名、常量、包名、变量名、方法名等

命名规则:

1、由24个英文字母组成,可以由0-9数字,也可由_或者&这两个特殊符号(其他的符号不行)

2.单,数字不能作为开头

3.java严格区分大小写,长度没有限制

4.标识符号中不包含空格

命名规范(建议遵守):

1.包名:多单词时后,所有小写。例如:java.lang、com.atguigu.bean

2.类名、接口名:多单词的时候,所有单词首字母大写,例如:HelloWorld,String,System等

3.变量名、方法名:多单词的时候,第一单词首字母小写,后面的单词首字母大写,例如:bookName,main,binarySearch,getName

4.常量名,所有单词都大写。 例如:MAX_VALUE,PI,DEFAULT_CAPACITY

三、变量

1.变量的概念:

  • 内存中的一个存储区域,该区域的数据可以在同一类型范围内不断变化

  • 变量的构成包含三个要素:数据类型变量名存储的值

  • Java中变量声明的格式:数据类型 变量名 = 变量值

  • 变量的作用:用于在内存中保存数据。

  • 使用变量注意:

    • Java中每个变量必须先声明,后使用。

    • 使用变量名来访问这块区域的数据。

    • 变量的作用域:其定义所在的一对{ }内。

    • 变量只有在其作用域内才有效。出了作用域,变量不可以再被调用。

    • 同一个作用域内,不能定义重名的变量。

2.变量的类型

Java中分了两大类型:

基础数据类型(8种):

整数类型:int、long、byte.short

浮点数类型:float/double

字符类型:char

布尔类型:buoolean

引用数据类型:

类class、数组 array、接口 inteface

枚举enum、注解annotation、记录record

说明和补充:

Java各整数类型有固定的表数范围和字段长度,不受具体操作系统的影响,以保证Java程序的可移植性。

3.基础数据类型:

注意事项:

1.定义long类型的变量,赋值时需要以"l"或"L"作为后缀。

2.一般在定义整型变量的过程时,都是定义为int类型,方便快捷,除非是特殊情况,才使用long类型

补充:计算机存储单位
  • 字节(Byte):是计算机用于计量存储容量基本单位,一个字节等于8 bit。

  • 位(bit):是数据存储的最小单位。二进制数系统中,每个0或1就是一个位,叫做bit(比特),其中8 bit 就称为一个字节(Byte)。

  • 转换关系:

    • 8 bit = 1 Byte

    • 1024 Byte = 1 KB

    • 1024 KB = 1 MB

    • 1024 MB = 1 GB

    • 1024 GB = 1 TB

4.浮点型数据类型:float/double

float:单精度,尾数可以精确到7位有效数字,很多情况下,精度很难满足需求。定义的时候,要加上“f”或者“F”。

double:双精度,时lloat精度的两倍,通常采用double。

说明:

1.通常在定义浮点型数据类型的过程中,通常使用double.

2.浮点类型float、double的数据不适合在不容许舍入误差的金融计算领域。如果需要精确数字计算或保留指定位数的精度,需要使用BigDecimal

5.char字符类型:

常用的表示类型:

1.表示形式1:使用单引号来表示,例如:char c1 = 'a';char c2 = '1';char c3 = '3';

2.表示形式2:使用Unicode来表示字符型常量,‘\uXXXX’,其中‘\u’就是特殊的表示方式,XXXX代表一个十六进制整数。 例如:‘\u0023 ’表示 '#'。

3.表示形式3:Java中还允许使用转义字符‘\’来将其后的字符转变为特殊字符型常量。通常有如下内容:

4.表示形式4:使用具体的字符对应的数值。

6.布尔类型:boolean

loolean类型用来判断逻辑条件,一般用在流程控制语句中

if条件控制、while循环控制、for循环控制、do-while循环控制语句中。

注意:boolean类型数据只有两个值:true、false,无其它。

  • 不可以使用0或非 0 的整数替代false和true,这点和C语言不同。

  • 拓展:Java虚拟机中没有任何供boolean值专用的字节码指令,Java语言表达所操作的boolean值,在编译之后都使用java虚拟机中的int数据类型来代替:true用1表示,false用0表示。——《java虚拟机规范 8版》

  • 我们不谈boolean类型占用的空间大小。但是,真正在内存中分配的话,使用的是4个字节。

7.基础数据类型变量间运算规则

转换的方式:自动型提升和强制类型转换。

自动类型提升:

规则:将取值范围小(或者容量小)的类型自动提升为取值范围大(或者容量大)的类型。

char.byte.short<int<long <float <double

在平时输出的时候,如何出现L2=123;的情况,没有报错,是因为将123的int类型自动提升了,但如何超出int的范围,就会报错,比如L4=1234548345313543131;就会报错,只要加上l就没问题,这是运算规律的体现。体现在小的数值往大的数值方面提升,但是反过来是不行的。

强制类型转换:

只有当高向低进行转化的时候使用,但通常会造成精度损失、溢出等问题。

数据类型1 变量名 = (数据类型1)被强转数据值;//()中的数据类型必须<=变量值的数据类型

例如下面的情况:

int i = (int)3.14;//损失精度

int i2 =128; byte b1 =(byte)i2; 使用System.out.println(b1);时候,结果时-128;,这也是精度问题。

double d = 1.2;
int num = (int)d;//损失精度

int i = 200;
byte b = (byte)i;//溢出

8.基础数据类型和String的运算

字符串类型 String

String不是基础数据类型,属于引用数据类型

使用一对“”来表示一个字符串,内部可以包含0个、1个或者多个字符。

声明方式和基本数据类型类似,类如:String str = “和尚出家了’";

运算规则:

1、任意八种基本数据类型的数据与String类型只能进行连接“+”运算,且结果一定也是String类型

如下:

System.out.println("" + 1 + 2);//12

int num = 10;
boolean b1 = true;
String s1 = "abc";

String s2 = s1 + num + b1;
System.out.println(s2);//abc10true

//String s3 = num + b1 + s1;//编译不通过,因为int类型不能与boolean运算
String s4 = num + (b1 + s1);//编译通过

2.String类型不能通过强制类型()转换,转为其他的类型

如下:

String str = "123";
int num = (int)str;//错误的

int num = Integer.parseInt(str);//正确的,后面才能讲到,借助包装类的方法才能转

9.计算机底层如何存储数据

计算机世界中只有二进制,所以计算机中存储和运算的所有数据都要转为二进制。包括数字、字符、图片、声音、视频等。

进制的分类

  • 十进制(decimal)

    • 数字组成:0-9

    • 进位规则:满十进一

  • 二进制(binary)

    • 数字组成:0-1

    • 进位规则:满二进一,以0b0B开头

  • 八进制(octal):很少使用

    • 数字组成:0-7

    • 进位规则:满八进一,以数字0开头表示

  • 十六进制

    • 数字组成:0-9,a-f

    • 进位规则:满十六进一,以0x0X开头表示。此处的 a-f 不区分大小写

代码演示:

class BinaryTest {
public static void main(String[] args) {

int num1 = 123; //十进制
int num2 = 0b101; //二进制
int num3 = 0127; //八进制
int num4 = 0x12aF; //十六进制

System.out.println(num1);
System.out.println(num2);
System.out.println(num3);
System.out.println(num4);

}
}

二进制的由来

二进制,是计算技术中广泛采用的一种数制,由德国数理哲学大师莱布尼茨于1679年发明。

二进制数据是用0和1两个数码来表示的数。它的基数为2,进位规则是“逢二进一”。

二进制广泛应用于我们生活的方方面面。比如,广泛使用的摩尔斯电码(Morse Code),它由两种基本信号组成:短促的点信号“·”,读“”;保持一定时间的长信号“”,读“”。然后,组成了26个字母,从而拼写出相应的单词。

二进制如何表示整数?

  • 计算机数据的存储使用二进制补码形式存储,并且最高位是符号位

    • 正数:最高位是0

    • 负数:最高位是1

  • 规 定

    • 正数的补码与反码、原码一样,称为三码合一

    • 负数的补码与反码、原码不一样:

      • 负数的原码:把十进制转为二进制,然后最高位设置为1

      • 负数的反码:在原码的基础上,最高位不变,其余位取反(0变1,1变0)

      • 负数的补码:反码+1

二进制转十进制:权相加法

针对于byte数据举例来说:

例如:byte类型(1个字节,8位)

25 ==> 原码 0001 1001 ==> 反码 0001 1001 -->补码 0001 1001

-25 ==>原码 1001 1001 ==> 反码1110 0110 ==>补码 1110 0111

歌进制间的转换

10.运算符(Operator)(掌握)

运算符是一种特殊的符号,用于表示数据的运算、赋值、和比较等。

运算符的分类:

按照功能划分:算数运算符、赋值运算符、比较(或关系)运算符、逻辑运算符、位运算符、条件运算符、Lambda运算符。

按照操作数个数分为:一元运算符(单目运算符)、二元运算符(双目运算符)、三元运算符 (三目运算符)

算符运算符

基础语法

1.加减乘除模

2.“+”号的两种用法:

  • 第一种:对于+两边都是数值的话,+就是加法的意思

  • 第二种:对于+两边至少有一边是字符串的话,+就是拼接的意思

3.

自加自减运算

理解:++运算,表示自增1。同理,--运算,表示自减1,用法与++ 一致。

1、单独使用

  • 变量在单独运算的时候,变量前++和变量后++,是没有区别的。

  • 变量前++:例如++a

  • 变量后++:例如a++

2、复合使用

  • 其他变量放在一起使用或者和输出语句放在一起使用前++后++就产生了不同。

  • 变量前++:变量先自增1,然后再运算。

  • 变量后++:变量先运算,然后再自增1。

问:下面的输出结果是什么?

int i = 1;
int j = i++ + ++i * i++;
System.out.println("j = " + j);

System.out.println("i = " +i);

答案是i=4,j=10;

解析:只要有了++符号,i就会加一,不过是先后问题,一共3个++,i就是4。

至于j的运算可以这样表示:

j=1+(1+1(+1))*(2+1),就是第一个i通过1和后面第二i(他现在是3,以为前面已经+1了,在*乘法运算前,又+1,所以用3的数字参加运算)

同理:

double s2=5;
s2+=(s2+=5)*(s2+=5);

s2的数值就是155,这样看5+10*15,s2先用5参与第一个,第二个就是10参与运算(有括号,先赋值),第三个就是15(10+5来的15).

s2+=s2+=5*s2+=5;

赋值运算符

基础语法

符号:=

  • 当“=”两侧数据类型不一致时,可以使用自动类型转换或使用强制类型转换原则进行处理。

  • 支持连续赋值

  • 扩展赋值运算符: +=、 -=、*=、 /=、%=

例子:

public class SetValueTest1 {
public static void main(String[] args) {
int i1 = 10;
long l1 = i1; //自动类型转换

byte bb1 = (byte)i1; //强制类型转换

int i2 = i1;

//连续赋值的测试
//以前的写法
int a1 = 10;
int b1 = 10;

//连续赋值的写法
int a2,b2;
a2 = b2 = 10;

int a3 = 10,b3 = 20; //这样写看起来更加高效

//举例说明+= -= *= /= %=
int m1 = 10;
m1 += 5; //类似于 m1 = m1 + 5的操作,但不等同于。
System.out.println(m1);//15

//练习1:开发中,如何实现一个变量+2的操作呢?
// += 的操作不会改变变量本身的数据类型。其他拓展的运算符也如此。
//写法1:推荐
short s1 = 10;
s1 += 2; //编译通过,因为在得到int类型的结果后,JVM自动完成一步强制类型转换,将int类型强转成short
System.out.println(s1);//12
//写法2:
short s2 = 10;
//s2 = s2 + 2;//编译报错,因为将int类型的结果赋值给short类型的变量s时,可能损失精度
s2 = (short)(s2 + 2);
System.out.println(s2);


//练习2:开发中,如何实现一个变量+1的操作呢?
//写法1:推荐
int num1 = 10;
num1++;
System.out.println(num1);

//写法2:
int num2 = 10;
num2 += 1;
System.out.println(num2);

//写法3:
int num3 = 10;
num3 = num3 + 1;
System.out.println(num3);

}
}

比较(关系)运算符

说明:

  • 比较运算符的结果都是boolean型,也就是要么是true,要么是false。

  • > < >= <= :只适用于基本数据类型(除boolean类型之外)

    == != :适用于基本数据类型和引用数据类型

  • 比较运算符“==”不能误写成“=

举例:

class CompareTest {
public static void main(String[] args) {
int i1 = 10;
int i2 = 20;

System.out.println(i1 == i2);//false
System.out.println(i1 != i2);//true
System.out.println(i1 >= i2);//false


int m = 10;
int n = 20;
System.out.println(m == n);//false
System.out.println(m = n);//20

boolean b1 = false;
boolean b2 = true;
System.out.println(b1 == b2);//false
System.out.println(b1 = b2);//true
}
}

逻辑运算符

基本语法

  • 逻辑运算符,操作的都是boolean类型的变量或常量,而且运算得结果也是boolean类型的值。

  • 运算符说明:

    • & 和 &&:表示"且"关系,当符号左右两边布尔值都是true时,结果才能为true。否则,为false。(&叫做逻辑与,&&叫做短路与)

  • | 和 || :表示"或"关系,当符号两边布尔值有一边为true时,结果为true。当两边都为false时,结果为false
    • ! :表示"非"关系,当变量布尔值为true时,结果为false。当变量布尔值为false时,结果为true。

    • ^ :当符号左右两边布尔值不同时,结果为true。当两边布尔值相同时,结果为false。

      • 理解:异或,追求的是“异”!

  • 逻辑运算符用于连接布尔型表达式,在Java中不可以写成 3 < x < 6,应该写成x > 3 & x < 6 。

  • 区分“&”和“&&”:

    • 相同点:如果符号左边是true,则二者都执行符号右边的操作

    • 不同点:& : 如果符号左边是false,则继续执行符号右边的操作

    && :如果符号左边是false,则不再继续执行符号右边的操作

    • 建议:开发中,推荐使用 &&

  • 区分“|”和“||”:

  • 相同点:如果符号左边是false,则二者都执行符号右边的操作

  • 不同点:| : 如果符号左边是true,则继续执行符号右边的操作

    || :如果符号左边是true,则不再继续执行符号右边的操作

  • 建议:开发中,推荐使用 ||

举例:

public class LoginTest {
public static void main(String[] args) {
int a = 3;
int b = 4;
int c = 5;

// & 与,且;有false则false
System.out.println((a > b) & (a > c));
System.out.println((a > b) & (a < c));
System.out.println((a < b) & (a > c));
System.out.println((a < b) & (a < c));
System.out.println("===============");
// | 或;有true则true
System.out.println((a > b) | (a > c));
System.out.println((a > b) | (a < c));
System.out.println((a < b) | (a > c));
System.out.println((a < b) | (a < c));
System.out.println("===============");
// ^ 异或;相同为false,不同为true
System.out.println((a > b) ^ (a > c));
System.out.println((a > b) ^ (a < c));
System.out.println((a < b) ^ (a > c));
System.out.println((a < b) ^ (a < c));
System.out.println("===============");
// ! 非;非false则true,非true则false
System.out.println(!false);
System.out.println(!true);

//&和&&的区别
System.out.println((a > b) & (a++ > c));
System.out.println("a = " + a);
System.out.println((a > b) && (a++ > c));
System.out.println("a = " + a);
System.out.println((a == b) && (a++ > c));
System.out.println("a = " + a);

//|和||的区别
System.out.println((a > b) | (a++ > c));
System.out.println("a = " + a);
System.out.println((a > b) || (a++ > c));
System.out.println("a = " + a);
System.out.println((a == b) || (a++ > c));
System.out.println("a = " + a);
}
}

位运算符

基本语法

位运算符的运算过程都是基于二进制的补码运算

(1)左移:<<

运算规则:在一定范围内,数据每向左移动一位,相当于原数据*2。(正数、负数都适用)

【注意】当左移的位数n超过该数据类型的总位数时,相当于左移(n-总位数)位

(2)右移:>>

运算规则:在一定范围内,数据每向右移动一位,相当于原数据/2。(正数、负数都适用)

【注意】如果不能整除,向下取整

(3)无符号右移:>>>

运算规则:往右移动后,左边空出来的位直接补0。(正数、负数都适用)

(4)按位与:&

运算规则:对应位都是1才为1,否则为0。

  • 1 & 1 结果为1

  • 1 & 0 结果为0

  • 0 & 1 结果为0

  • 0 & 0 结果为0

(5)按位或:|

运算规则:对应位只要有1即为1,否则为0。

  • 1 | 1 结果为1

  • 1 | 0 结果为1

  • 0 | 1 结果为1

  • 0 & 0 结果为0

(6)按位异或:^

运算规则:对应位一个为1一个为0,才为1,否则为0。

  • 1 ^ 1 结果为0

  • 1 ^ 0 结果为1

  • 0 ^ 1 结果为1

  • 0 ^ 0 结果为0

(7)按位取反:~

运算规则:对应位为1,则结果为0;对应位为0,则结果为1。

  • ~0就是1

  • ~1就是0

举例

举例2:体会 m = k ^ n = (m ^ n) ^ n

案例1:高效的方式计算2 * 8的值(经典面试题)

答案:2 << 3 、 8 << 1

如何交换两个int型变量的值?

public class BitExer { public static void main(String[] args) { int m = 10; int n = 5; System.out.println("m = " + m + ", n = " + n); //(推荐)实现方式1:优点:容易理解,适用于不同数据类型 缺点:需要额外定义变量 //int temp = m; //m = n; //n = temp; //实现方式2:优点:没有额外定义变量 缺点:可能超出int的范围;只能适用于数值类型 //m = m + n; //15 = 10 + 5 //n = m - n;//10 = 15 - 5 //m = m - n;//5 = 15 - 10 //实现方式3:优点:没有额外定义变量 缺点:不易理解;只能适用于数值类型 m = m ^ n; n = m ^ n; //(m ^ n) ^ n m = m ^ n; System.out.println("m = " + m + ", n = " + n); } }

条件预算符

基础语法

条件运算符格式: (条件表达式)? 表达式1:表达式2

说明:条件表达式boolean类型结果根据boolean的值选择表达式1或表达式2

也就是,结果需要什么,条件就要设置什么类型的(或者兼容的类型,如double可以兼容int)

如果运算后的结果赋给新的变量,要求表达式1和表达式2为同种或兼容的类型

举例:三个数中选出最大的数值
public class ConditionExer2 { public static void main(String[] args) { int n1 = 23; int n2 = 13; int n3 = 33; int max; //写法1: max = (n1 > n2)? n1:n2; max = (max > n3)? max : n3; System.out.println("三个数中最大值为:" + max); //写法2:不推荐,可读性差 int finalMax1 = (((n1 > n2)? n1:n2) > n3)? ((n1 > n2)? n1:n2) : n3; System.out.println("三个数中最大值为:" + finalMax1); } }

举例2:

今天是周5,10天以后是周几?

要求:控制台输出"今天是周5,10天以后是周x"。

public class ConditionExer3 { public static void main(String[] args) { int week = 4; week += 10; week %= 7; System.out.println("今天是周4,10天以后是周" + (week == 0 ? "日" : week)); // 如果出现被整除的情况,就会出现0的问题,但我们知道如果是0那就是星期日,也就是星期天 } }

与if-else的转换关系

  • 凡是可以使用条件运算符的地方,都可以改写为if-else结构。反之,不成立。

  • 开发中,如果既可以使用条件运算符,又可以使用if-else,推荐使用条件运算符。因为执行效率稍高。

同样是选出三个数中最大的数值的问题,写法如下:

public class Test7{ public static void main(String[] args) { int n1=23; int n2=123; int n3=12312; int max; if(n1>=n2){ max=n1; } else{ max=n2; } if(max>=n3){ System.out.println( "最大数是:"+max); } else { max=n3; System.out.println( "最大数是:"+max); } } }

运算符优先级

运算符有不同的优先级,所谓优先级就是在表达式运算中的运算符顺序。

上一行中的运算符总是优先于下一行的。

优先级运算符说明Java运算符
1括号()[]{}
2正负号+-
3单元运算符++--~
4乘法、除法、求余*/%
5加法、减法+-
6移位运算符<<>>>>>
7关系运算符<<=>=>instanceof
8等价运算符==!=
9按位与&
10按位异或^
11按位或|
12条件与&&
13条件或||
14三元运算符? :
15赋值运算符=+=-=*=/=%=
16位赋值运算符&=|=<<=>>=>>>=

开发建议:

  1. 不要过多的依赖运算的优先级来控制表达式的执行顺序,这样可读性太差,尽量使用()来控制表达式的执行顺序。

  2. 不要把一个表达式写得过于复杂,如果一个表达式过于复杂,则把它分成几步来完成。例如: ​ (num1 + num2) * 2 > num3 && num2 > num3 ? num3 : num1 + num2;