当前位置：首页 > news >正文

「Java基本语法」运算符与表达式

news 来源：原创 2025/6/12 22:37:52

知识点详细解析

1．Java中的运算符

运算符是Java语言中用于执行特定操作的符号，用于操作变量和值。Java提供了丰富的运算符集，可以执行各种数学、逻辑和位运算操作。运算符分为：

算术运算符：对数值进行数学运算。

包括：+（加）、-（减）、*（乘）、/（除）、%（取模，求余数）、++（自增）、--（自减）
/对整数除法会截断小数部分，对浮点数保留小数。
%取余结果符号与被除数一致，例如，-5 % 2 = -1。

int a = 10, b = 3;
System.out.println(a + b);  // 13
System.out.println(a - b);  // 7
System.out.println(a * b);  // 30
System.out.println(a / b);  // 3 (整数除法)
System.out.println(a % b);  // 1

赋值运算符：为变量赋值或执行复合赋值操作。

包括：=（简单赋值）、+=（加后赋值）、-=（减后赋值）、*=（乘后赋值）、/=（除后赋值）、%=（取模后赋值）、&=（位与后赋值）、|=（位或后赋值）、^=（位异或后赋值）、<<=（左移后赋值）、>>=（右移后赋值）、>>>=（无符号右移后赋值）
复合赋值运算符（如+=）会隐式进行类型转换（如byte += int自动转换为byte）。

int n = 10;
n += 5;  // 等同于 n = n + 5
System.out.println(n);  // 15

比较运算符：比较两个值，返回布尔结果（true/false）。

包括：==（等于）、!=（不等于）、>（大于）、<（小于）、>=（大于等于）、<=（小于等于）
==和!=可用于基本类型和引用类型（但引用类型比较的是地址）。

int x = 5, y = 10;
System.out.println(x == y);  // false
System.out.println(x != y);  // true
System.out.println(x > y);   // false

逻辑运算符：组合布尔表达式，控制条件逻辑。

包括：&&（逻辑与）、||（逻辑或）、!（逻辑非）。
&&和||具有短路特性（若左侧表达式已决定结果，右侧不执行）。

boolean t = true, f = false;
System.out.println(t && f);  // false
System.out.println(t || f);  // true
System.out.println(!t);      // false

2．运算符优先级

运算符的优先级决定表达式中运算符的执行顺序。

运算符优先级（优先级从高到低）：() → ! → * / % → + - → > < >= <= → == != → && → || → =。括号()最高，!、*、/、%次之，+、-随后，比较运算符再后，&&和||最后。

3．表达式

表达式是Java程序中最基本的计算单元，它由变量、运算符、方法调用等组成，计算后能产生一个确定的值。

表达式的基本特征

由操作数和运算符组成，例如，a + b中，a和b是操作数，+是运算符。
有确定的类型，表达式计算后会产生一个特定类型的值。
可以嵌套，表达式可以包含其他的表达式。
可以赋值，表达式的结果可以赋给变量。

相关案例与解析

1．算术运算符

案例：计算圆的面积

public class CircleArea {public static void main(String[] args) {double radius = 5.0;double area = 3.14159 * radius * radius; // 使用 * 运算符System.out.println("圆的面积: " + area); // 输出：78.53975}
}

运行结果

圆的面积: 78.53975

代码解析

Java源文件保存为“CircleArea.java”。
*用于乘法运算，radius * radius计算半径的平方。
使用double类型避免整数除法丢失精度。

案例：整数与浮点数除法对比

public class DivisionDemo {public static void main(String[] args) {int a = 5, b = 2;double c = 5.0, d = 2.0;System.out.println("整数除法: " + (a / b)); // 输出：2（截断小数）System.out.println("浮点数除法: " + (c / d)); // 输出：2.5}
}

运行结果

整数除法: 2
浮点数除法: 2.5

代码解析

Java源文件保存为“DivisionDemo.java”。
整数除法直接丢弃小数部分，浮点数除法保留小数。

案例：取余运算的符号规则

public class ModulusDemo {public static void main(String[] args) {System.out.println("5 % 2 = " + (5 % 2)); // 输出：1System.out.println("-5 % 2 = " + (-5 % 2)); // 输出：-1（与被除数符号一致）System.out.println("5 % -2 = " + (5 % -2)); // 输出：1（与被除数符号一致）}
}

运行结果

5 % 2 = 1
-5 % 2 = -1
5 % -2 = 1

代码解析

Java源文件保存为“ModulusDemo.java”。
取余结果的符号由被除数决定。

案例：自增与自减

public class IncrementDemo {public static void main(String[] args) {int count = 3;System.out.println("初始值: " + count); // 输出：3System.out.println("后置自增: " + count++); // 输出：3（先使用后自增）System.out.println("当前值: " + count); // 输出：4System.out.println("前置自减: " + --count); // 输出：3（先自减后使用）}
}

运行结果

初始值: 3
后置自增: 3
当前值: 4
前置自减: 3

代码解析

Java源文件保存为“IncrementDemo.java”。
count++是后置自增，--count是前置自减。
自增/自减运算符常用于循环和计数。

2．赋值运算符

案例：复合赋值运算符

public class AssignmentDemo {public static void main(String[] args) {int score = 80;score += 10; // 等价于 score = score + 10System.out.println("加分后: " + score); // 输出：90score -= 5; // 等价于 score = score - 5System.out.println("扣分后: " + score); // 输出：85}
}

运行结果

加分后: 90
扣分后: 85

代码解析

Java源文件保存为“AssignmentDemo.java”。
复合赋值运算符，例如+=、-=可以简化代码，运行时可能会进行隐式进行类型转换。

案例：复合赋值运算符的类型转换

public class CompoundAssignment {public static void main(String[] args) {byte x = 10;x += 5; // 等价于 x = (byte)(x + 5)，隐式类型转换System.out.println("x = " + x); // 输出：15// x = x + 5; // 编译错误：需要显式类型转换}
}

运行结果

x = 15

代码解析

Java源文件保存为“CompoundAssignment.java”。
复合赋值运算符（如+=）会自动处理类型转换，但直接使用=赋值时需显式转换。

3．比较运算符

案例：判断年龄范围

public class AgeCheck {public static void main(String[] args) {int age = 18;boolean isAdult = age >= 18; // 使用 >= 运算符System.out.println("是否成年: " + isAdult); // 输出：true}
}

运行结果

是否成年: true

代码解析

Java源文件保存为“AgeCheck.java”。
比较运算符返回布尔值，常用于条件判断。

案例：字符串比较的陷阱

public class StringComparison {public static void main(String[] args) {String s1 = "hello";String s2 = new String("hello");System.out.println("s1 == s2: " + (s1 == s2)); // 输出：false（比较地址）System.out.println("s1.equals(s2): " + s1.equals(s2)); // 输出：true（比较内容）}
}

运行结果

s1 == s2: false
s1.equals(s2): true

代码解析

Java源文件保存为“StringComparison.java”。
==比较引用地址，equals()比较内容。

4．逻辑运算符

案例：判断用户权限

public class PermissionCheck {public static void main(String[] args) {boolean isAdmin = true;boolean hasAccess = false;boolean canAccess = isAdmin || hasAccess; // 使用 || 运算符System.out.println("是否可访问: " + canAccess); // 输出：true}
}

运行结果

是否可访问: true

代码解析

Java源文件保存为“PermissionCheck.java”。
||表示“或”逻辑，只要有一个条件为true，结果即为true。

案例：短路特性验证

public class ShortCircuitDemo {public static void main(String[] args) {int num = 5;boolean result = (num > 10) && (num++ > 0); // 左侧为 false，右侧不执行System.out.println("result = " + result); // 输出：falseSystem.out.println("num = " + num); // 输出：5（num++ 未执行）}
}

运行结果

result = false
num = 5

代码解析

Java源文件保存为“ShortCircuitDemo.java”。
&&左侧为false时，右侧表达式不执行（短路）。

5．运算符优先级

案例：优先级规则

public class PrecedenceDemo {public static void main(String[] args) {int a = 5, b = 3, c = 2;int result1 = a + b * c; // 等价于 a + (b * c)System.out.println("a + b * c = " + result1); // 输出：11int result2 = (a + b) * c; // 等价于 (a + b) * cSystem.out.println("(a + b) * c = " + result2); // 输出：16}
}

运行结果

a + b * c = 11
(a + b) * c = 16

代码解析

Java源文件保存为“PrecedenceDemo.java”。
使用括号()明确优先级，避免歧义。

常见错误及解决方法

1．整数除法丢失精度

错误：int x = 5 / 2;（结果为2）。

解决方法：使用浮点数，例如，double x = 5.0 / 2;。

2．字符串比较错误

错误：if ("a" == "b")（比较引用而非内容）。

解决方法：使用equals()方法，例如，"a".equals("b")。

3．运算符优先级错误

错误：if (a > b && b < c || c == 2)（逻辑不明确）。

解决方法：使用括号明确优先级。

4．自增/自减混淆

错误：int x = 5; int y = x++ + ++x;（结果不确定）。

解决方法：避免在同一表达式中多次修改同一变量。

知识总结

算术运算符：支持基本数学运算，注意整数除法和取余。
赋值运算符：简化赋值操作，复合运算符支持隐式类型转换。
比较运算符：返回布尔值，字符串比较用equals()。
逻辑运算符：&&和||具有短路特性。
运算符优先级：使用括号()明确优先级，避免歧义。

理论练习

选择题：以下代码的输出是什么？

int x = 10;
System.out.println(x++ + ++x);

A．0 B．21 C．22 D．23

答案：D

解析：x++先返回10后自增为11，++x先自增为12后返回12，结果为10 + 12 = 22。

选择题：以下代码的输出是什么？

int x = 10;
System.out.println(x++ + --x + x);

A．29 B．30 C．31 D．32

答案：B

解析：x++先返回10后自增为11，--x先自减为10后返回10，x当前为10，结果为10 + 10 + 10 = 30。

选择题：以下运算符优先级最高的是？

A．&& B．+ C．* D．||

答案：C

解析：*优先级高于+，+优先级高于&&和||。

选择题：以下运算符优先级最低的是？

A．= B．&& C．+ D．%

答案：A

解析：赋值运算符=优先级最低。

填空题：字符串比较需用________方法。

答案：equals

填空题：&&和||具有________特性。

答案：短路

填空题：5 % -2的结果是________。

答案：1

判断题：5 / 2的结果是2.5。

答案：×，应为2

判断题："a" == "a"返回true。

答案：√。

判断题："a".equals(new String("a"))返回true。（√）

答案：√。

判断题：int x = 5; x += 2.5;会编译错误。

答案：×。隐式转换为int，结果为7。

实操练习

练习：编写程序，计算长方形的周长（周长 = 2 * (长 + 宽)）。

参考答案

public class RectanglePerimeter {public static void main(String[] args) {double length = 5.0, width = 3.0;double perimeter = 2 * (length + width);System.out.println("长方形的周长: " + perimeter); // 输出：16.0}
}

运行结果

长方形的周长: 16.0

说明：Java源文件保存为“RectanglePerimeter.java”。

练习：编写程序，计算三角形的面积（面积 = 底 * 高 / 2）。

参考答案

public class TriangleArea {public static void main(String[] args) {double base = 10.0, height = 5.0;double area = base * height / 2;System.out.println("三角形的面积: " + area); // 输出：25.0}
}

运行结果

三角形的面积: 25.0

说明：Java源文件保存为“TriangleArea.java”。

练习：编写程序，判断一个数是否为奇数（使用%运算符）。

参考答案

public class OddNumber {public static void main(String[] args) {int num = 7;boolean isOdd = num % 2 != 0;System.out.println("是否为奇数: " + isOdd); // 输出：true}
}

运行结果

是否为奇数: true

说明：Java源文件保存为“OddNumber.java”。

练习：编写程序，判断一个数是否为偶数（使用%运算符）。

参考答案

public class EvenNumber {public static void main(String[] args) {int num = 8;boolean isEven = num % 2 == 0;System.out.println("是否为偶数: " + isEven); // 输出：true}
}

运行结果

是否为偶数: true

说明：Java源文件保存为“EvenNumber.java”。

练习：编写程序，使用逻辑运算符判断一个数是否在[5, 15]范围内。

参考答案

public class RangeCheck {public static void main(String[] args) {int num = 10;boolean inRange = num >= 5 && num <= 15;System.out.println("是否在范围内: " + inRange); // 输出：true}
}

运行结果

是否在范围内: true

说明：Java源文件保存为“RangeCheck.java”。

练习：编写程序，使用逻辑运算符判断一个数是否在[10, 20]或[30, 40]范围内。

参考答案

public class RangeCheck {public static void main(String[] args) {int num = 15;boolean inRange = (num >= 10 && num <= 20) || (num >= 30 && num <= 40);System.out.println("是否在范围内: " + inRange); // 输出：true}
}

运行结果

是否在范围内: true

说明：Java源文件保存为“RangeCheck.java”。

练习：编写程序，判断用户输入的年份是否为闰年（能被4整除但不能被100整除，或能被400整除）。

参考答案

import java.util.Scanner;public class LeapYearCheck {public static void main(String[] args) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.print("输入年份: ");int year = scanner.nextInt();boolean isLeap = (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0);System.out.println("是否为闰年: " + isLeap);}
}

运行结果

输入年份: 2025

是否为闰年: false

说明：Java源文件保存为“LeapYearCheck.java”。

练习：编写程序，计算用户输入的两个整数的和、差、积、商和余数。

参考答案

import java.util.Scanner;public class Calculator {public static void main(String[] args) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.print("输入第一个整数: ");int a = scanner.nextInt();System.out.print("输入第二个整数: ");int b = scanner.nextInt();System.out.println("和: " + (a + b));System.out.println("差: " + (a - b));System.out.println("积: " + (a * b));System.out.println("商: " + (a / b)); // 注意整数除法System.out.println("余数: " + (a % b));}
}

运行结果

输入第一个整数: 15
输入第二个整数: 7
和: 22
差: 8
积: 105
商: 2
余数: 1

说明：Java源文件保存为“Calculator.java”。

练习：编写程序，计算用户输入的两个浮点数的和、差、积、商和余数（商保留两位小数）。

参考答案

import java.util.Scanner;public class FloatCalculator {public static void main(String[] args) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.print("输入第一个浮点数: ");double a = scanner.nextDouble();System.out.print("输入第二个浮点数: ");double b = scanner.nextDouble();System.out.println("和: " + (a + b));System.out.println("差: " + (a - b));System.out.println("积: " + (a * b));System.out.printf("商: %.2f\n", a / b); // 保留两位小数System.out.println("余数: " + (a % b));}
}

运行结果