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高飞
2020-09-09
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Java之运算符与流程控制

今天继续更新Java系列，接着来看下Java运算符和流程控制。

# 运算符

运算符是一种特殊的符号，用以表示数据的运算赋值和比较等。

运算符的分类：

# 按照功能分类如下：
# 算术运算符（7个）：+、-、*、/、%、++、--
# 赋值运算符（12个）：=、+=、-=、*=、/=、%=、>>=、<<=、>>>=、&=、|=、^=等
# 比较(或关系)运算符（6个）：>、>=、<、<=、==、!=
# 逻辑运算符（6个）：&、|、^、!、&&、||
# 位运算符（7个）：&、|、^、~、<<、>>、>>>
# 条件运算符（1个）：(条件表达式)?结果1:结果2
# Lambda运算符（1个）：->（第18章时讲解）
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# 算术运算符

举例：

int m = 2;
m = m++;
System.out.println(m);
//先取m的值2放操作数栈，m再自增1，此时m=3，最后把操作数栈中的2赋值给m，故输出m=2
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# 赋值运算符

赋值运算符 符号解释
+= 将符号左边的值和右边的值进行相加操作，最后将结果赋值给左边的变量
-= 将符号左边的值和右边的值进行相减操作，最后将结果赋值给左边的变量
*= 将符号左边的值和右边的值进行相乘操作，最后将结果赋值给左边的变量
/= 将符号左边的值和右边的值进行相除操作，最后将结果赋值给左边的变量
%= 将符号左边的值和右边的值进行取余操作，最后将结果赋值给左边的变量

举例：

public class MinusTest {
    public static void main(String[] args) {
        //变量值减1
        short s = 10;
        //方法1
        //s = (short)(s - 1);
        //方法2，推荐
        s--; //或者用--s
        //方法3
        s -= 1;
        //变量值减2
        short s1 = 10;
        //方法1
        //s1 = (short)(s1 - 2);
        //方法2，推荐
        s1 -= 2;
    }
}
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# 比较运算符

比较运算符的结果都是boolean类型，要么是true要么是false。

>,<,>=,<=只适用于基本数据类型(除boolean类型之外)，= =和!=适用于基本数据类型和引用数据类型。

# 逻辑运算符

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

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：对于&，如果符号左边是false则继续执行符号右边的操作。对于&&，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：对于|，如果符号左边是true则继续执行符号右边的操作。对于||，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：

boolean x = true;
boolean y = false;
short z = 42;
if ((z++ == 42) && (y = true)) {
    z++;
}
if ((x = false) || (++z == 45)) {
    z++;
}
System.out.println("z=" + z); //输出为z=46
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# 位运算符

位运算符的运算过程都是基于二进制的补码运算。

这里补充下补码的知识： 首先计算机数据的存储是使用二进制补码形式存储，并且最高位是符号位，正数的最高位是0，负数的最高位是1。

正数和负数的原码、反码、补码：

  • 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：反码加1

举例： 怎么高效的计算2*8的值：

2 << 3
8 << 1
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交换两个int变量的值，或者String变量的值：

public class BitTest {
    public static void main(String[] args) {
        int m = 10;
        int n = 5;
        System.out.println("m = " + m + ", n = " + n);
	//方法1：容易理解适用于不同数据类型，但是需要额外定义变量
	//int temp = m;
	//m = n;
	//n = temp;
	//方法2：没有额外定义变量，但是可能超出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
	//方法3：没有额外定义变量，但是不易理解，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);
    }
}
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# 条件运算符

格式：(条件表达式)? 表达式1:表达式2

条件表达式是boolean类型的结果，根据boolean的值选择表达式1或表达式2，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： 今天是周二，十天后是周几：

public class ConditionTest {
    public static void main(String[] args) {
        int week = 2;
        week += 10;
        week %= 7;
        System.out.println("今天是周2,10天以后是周" + (week == 0 ? "日" : week));
    }
}
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# 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。

如下，上一行中的运算符总是优先于下一行的：

# 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：`&=`、`|=`、`<<=`、`>>=`、`>>>=`
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注：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。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。

# 流程控制

# 顺序结构

顺序结构就是程序从上到下逐行地执行，表达式语句都是顺序执行的，并且上一行对某个变量的修改对下一行会产生影响。

# 分支语句

# if-else

格式：

if (条件表达式1) { //条件表达式必须是布尔表达式或布尔变量
  	语句块1;
} else if (条件表达式2) {
  	语句块2;
}
...
}else if (条件表达式n) {
 	语句块n;
} else {
  	语句块n+1;
}
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执行流程：

if...else嵌套：在if的语句块中或在else语句块中，又包含了另一个条件判断，这样就构成了嵌套结构。当语句块中只有一条执行语句时一对{}可以省略，但建议保留。

# switch-case

格式：

switch(表达式){
    case 常量值1:
        语句块1;
        //break;
    case 常量值2:
        语句块2;
        //break; 
    // ...
   [default:
        语句块n+1;
        break;
   ]
}
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执行流程：

  • switch(表达式)中表达式的值必须是下述几种类型之一：byte，short，char，int，枚举 (jdk 5.0)，String (jdk 7.0)
  • case子句中的值必须是常量，不能是变量名或不确定的表达式值或范围
  • 同一个switch语句，所有case子句中的常量值互不相同
  • break语句用来在执行完一个case分支后使程序跳出switch语句块，如果没有break，程序会顺序执行到switch结尾
  • default子句是可选的，同时位置也是灵活的，当没有匹配的case时执行default语句

注：在switch语句中，如果case的后面不写break，将出现穿透现象，也就是一旦匹配成功，不会在判断下一个case的值，直接向后运行，直到遇到break或者整个switch语句结束。

# 比较

结论：凡是使用switch-case的结构都可以转换为if-else结构，反之不成立。

经验：如果既可以使用switch-case，又可以使用if-else，建议使用switch-case，效率稍高。

# 循环语句

# for循环

格式：

for (①初始化部分; ②循环条件部分; ④迭代部分)｛
         	③循环体部分;
｝
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执行流程：

注：

  • for(;;)中的两个；不能多也不能少
  • 初始化部分可以声明多个变量，但必须是同一个类型，用逗号分隔
  • 循环条件部分为boolean类型表达式，当值为false时，退出循环
  • 可以有多个变量更新，用逗号分隔

举例： 打印1-100之间所有是7的倍数的整数的个数及总和（体会设置计数器的思想）：

public class ForTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        int sum = 0; //记录总和
        int count = 0; //记录个数
        for (int i = 1; i < 100; i++) {
            if(i % 7 == 0){
                sum += i;
                count++;
            }
        }
        System.out.println("1-100之间所有是7的倍数的整数的和为：" + sum);
        System.out.println("1-100之间所有是7的倍数的整数的个数为：" + count);
    }
}
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# while循环

格式：

①初始化部分
while(②循环条件部分)｛
    ③循环体部分;
    ④迭代部分;
}
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执行流程：

注：

  • while(循环条件)中循环条件必须是boolean类型
  • 注意不要忘记声明4迭代部分，否则循环将不能结束变成死循环
  • for循环和while循环可以相互转换，二者没有性能上的差别。实际开发中，根据具体结构的情况，选择哪个格式更合适
  • for循环与while循环的区别：初始化条件部分的作用域不同

举例： 从键盘输入整数，统计输入的正数、负数的个数，最后输入0结束：

import java.util.Scanner;

public class TestWhile {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        int positive = 0; //记录正数的个数
        int negative = 0; //记录负数的个数
        int num = 1; //初始化为特殊值，使得第一次循环条件成立
        while(num != 0){
            System.out.print("请输入整数（0表示结束）：");
            num = input.nextInt();
            if(num > 0){
                positive++;
            }else if(num < 0){
                negative++;
            }
        }
        System.out.println("正数个数：" + positive);
        System.out.println("负数个数：" + negative);
        input.close();
    }
}
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# do-while循环

格式：

①初始化部分;
do{
	③循环体部分
	④迭代部分
}while(②循环条件部分);
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执行流程：

注：

  • 结尾while(循环条件)中循环条件必须是boolean类型
  • do{}while();最后有一个分号
  • do-while结构的循环体语句是至少会执行一次，这个和for和while是不一样的
  • 循环的三个结构for、while、do-while三者是可以相互转换的

举例： 随机生成一个100以内的数，猜这个随机数是多少：

import java.util.Scanner;

public class DoWhileTest {
    public static void main(String[] args) {
        //随机生成一个100以内的整数
        int num = (int)(Math.random()* 100);
        //声明一个变量，用来存储猜的次数
        int count = 0;
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        int guess; //提升作用域
        do{
            System.out.print("请输入100以内的整数：");
            guess = input.nextInt();
            //输入一次，就表示猜了一次
            count++;
            if(guess > num){
                System.out.println("大了");
            }else if(guess < num){
                System.out.println("小了");
            }
        }while(num != guess);
        System.out.println("一共猜了：" + count+"次");
        input.close();
    }
}
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# 嵌套循环

嵌套循环是指一个循环结构A的循环体是另一个循环结构B，比如for循环里面还有一个for循环，就是嵌套循环。其中for ,while ,do-while均可以作为外层循环或内层循环。

设外层循环次数为m次，内层为n次，则内层循环体实际上需要执行m*n次。

技巧：从二维图形的角度看，外层循环控制行数，内层循环控制列数。

经验：实际开发中，我们最多见到的嵌套循环是两层，一般不会出现超过三层的嵌套循环。如果将要出现，一定要停下来重新梳理业务逻辑，重新思考算法的实现，控制在三层以内，否则可读性会很差。

# break和continue的使用

关键字 适用范围 在循环结构中使用的作用 相同点
break switch-case循环结构 一旦执行就结束当前循环结构 此关键字的后面不能声明语句
continue 循环结构 一旦执行就结束当次循环结构 此关键字的后面不能声明语句

此外，很多语言都有goto语句，goto语句可以随意将控制转移到程序中的任意一条语句上，然后执行它，但使程序容易出错，Java中的break和continue是不同于goto的。

最后，今天的内容就到这里，Java教程持续更新中，喜欢的话点个关注吧，下篇见！

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