Java 基础学习（二）运算符与分支流程控制

1 运算符

1.1 运算符概述

1.1.1 运算符概述

运算符是一种告诉计算机执行特定的数学或逻辑等操作的符号。Java运算符号包括：数学运算符、关系运算符、逻辑运算符、赋值运算符号、字符串连接运算符。计算机本质上只能处理数字，处理数字的最常见的方式就是使用运算符，如：a+b。

Java从C语言继承的丰富的运算符：

1.1.2 运算符要点

按照参与运算的元素个数来划分，运算符分为：

• 单目（元）运算符：比如 a++
• 双目（元）运算符：比如 a+b
• 三目（元）运算符：比如 running ” />

  在java代码中，余数计算规则如下：

  

  当除数是正数时，余数运算规律为：

  • 被除数是正数时，余数是介于0到除数之间的整数，如：除数3，则余数是0 1 2之一, 范围是[0,3)
  • 如果被除数分别是0 1 2 3 4 … ，则余数现实为周期性数值，如：除数3则余数分别是0 1 2 0 1 2 0 1 2 …
  • 如果被除数是负数，除数是3其余数范围是：（-3, 0]

  在java开发中，余数计算常用于：

  • 控制计算结果的范围，比如控制计算结果是3以内的数，就对3取余数就行了
  • 控制周期性运算：比如“发牌”，周期循环动画

  1.2.4【案例】取余运算示例

  在day02包下新建类，类名为 RemainderDemo，测试取余运算。

  案例示意代码如下：

  package day02;public class RemainderDemo {public static void main(String[] args) {System.out.println(-5%3);System.out.println(0%3);System.out.println(1%3);System.out.println(2%3);System.out.println(3%3);System.out.println(4%3);System.out.println(5%3);System.out.println(6%3);System.out.println(7%3);}}

  1.2.5 自增/自减运算

  自增、自减运算就是将当前变量的值增加1或者减少1。传统数学计算中是不存在自增或者自减运算的，由于软件开发中经常需要按照次序连续处理数据，计算机专家们按照自己的使用习惯设计了自增自减运算。这些运算经常用于在开发编码中，可以使程序编码变的非常干练简洁。自增运算 ++ 和自减运算符—都是单目运算符，即只有一个操作元素参与运算，其基本运算规则是将参与运算的数值增加或者减少1。

  查看如下图所示的运算示意：

  

  自增/自减一共分为 4 种写法：

  1、i++ 称为“后加加”

  • 先取变量i的值作为 i++ 整体表达式的值，再将i的值增加1
  • 假设运算前i=1，则运算后 i++ 的结果为1 ，i为2

  2、++i 称为“先加加”

  • 先将i的值增加1，再取变量i的值作为 ++i 整体表达式的值
  • 假设运算前i=1，则运算后 ++i 的结果为2 ，i为2

  3、i– 称为“后减减”

  • 先取变量i的值作为 i– 整体表达式的值，再将i的值减少1
  • 假设运算前i=1，则运算后 i—的结果为1 ，i为0

  4、–i 称为“先减减”

  • 先将i的值减少1，再取变量i的值作为 –i 整体表达式的值
  • 假设运算前i=1，则运算后 –i 的结果为0 ，i为0

  1.2.6【案例】自增/自减运算示例

  在day02包下新建类，类名为 IncrementDemo，测试自增和自减运算。

  案例示意代码如下：

  package day02;public class IncrementDemo {public static void main(String[] args) {int i = 1;System.out.println(i++); //1System.out.println(i); //2i = 1;System.out.println(++i); //2System.out.println(i); //2i = 1;System.out.println(i--); //1System.out.println(i); //0i = 1;System.out.println(--i); //0System.out.println(i); //0}}

  1.3 关系运算符

  1.3.1 关系运算符

  关系运算用于比较数值的大、小、相等关系，Java关系运算符与数学上的关系运算规则类似。在开发中用来判断数据的大小以及是否相等。

  Java的关系运算符如下所示：

  

  关系运算的结果是boolean类型数据：如果比较结果成立则得到true，否则得到false。规则如下所示：

  

  1.3.2【案例】关系运算符示例

  在day02包下新建类，类名为 RelationalDemo，测试关系运算。

  案例示意代码如下：

  package day02;public class RelationalDemo {public static void main(String[] args) {int age = 5;System.out.println(age>12);System.out.println(age>=12);System.out.println(age<12);System.out.println(age<=12);System.out.println(age==5);System.out.println(age!=5);}}

  1.4 逻辑运算符

  1.4.1 什么是逻辑运算

  利用逻辑运算可以将简单的逻辑复合成为复杂逻辑，实现复杂判断。在软件开发过程中，如果遇到复杂的逻辑条件判断，就可以利用逻辑运算符将简单逻辑组合为复杂逻辑。

  比如，判定一个人是否为老头的逻辑为：年龄大于60的男性。则为两个逻辑判断组合而成：年龄大于60，且，性别为男。

  1.4.2 逻辑运算符

  参与逻辑运算的变量或表达式都是boolean类型，运算结果也为boolean类型。

  逻辑运算符有3种：

  • 逻辑与 &&
  • 逻辑或 ||
  • 逻辑非 !

  三种逻辑运算符的运算规则如下：

  

  1.4.3【案例】闰年判断

  闰年是比普通年份多出一段时间的年份，目的是为了弥补人为规定的纪年与地球公转产生的差异。地球公转一年的周期称为回归年，总时长为 365天5时48分46秒 ，也是太阳直射点来回的周期，也就是通常说的一年。

  

  按照一年365天计算，则存在时间上的差异，因为设计出来闰年以实现时间上的找平补齐。

  目前使用的格里高利历闰年规则如下：

  • 公元年份除以4可整除但除以100不可整除，为闰年
  • 公元年份除以400可整除，为闰年

  可以简单总结为：四年一闰，百年不润，四百年再闰。

  在day02包下新建类，类名为LogicalDemo1，编写代码：输入年份数字，判断是否为闰年并输出结果。

  案例示意代码如下：

  package day02;import java.util.Scanner;public class LogicalDemo1 {public static void main(String[] args) {Scanner console = new Scanner(System.in);System.out.print("输入年份：");int year = console.nextInt();boolean b=((year % 4 == 0) && !(year % 100 == 0))||(year % 400 == 0);System.out.println(b);}}

  注意：这里使用了Scanner，它是Java提供的API，利用Scanner可以从控制台获取用户输入的参数，使用步骤如下：

  • 导入Scanner API： import java.util.Scanner;
  • 创建Scanner对象：Scanner console = new Scanner(System.in);
  • 调用方法获取用户输入信息：int year = console.nextInt();

  1.4.4 短路逻辑运算

  短路逻辑运算是指在进行两元逻辑运算时，如果能够通过第一个表达式得到整体运算结果，就不再运算第二个表达式。

  Java的两元逻辑运算符 && 和 || 都按照短路规则执行。短路运算规则有着诸多的好处，首先可以减少运算次数提高程序性能，还可以利用第一个表达式运算结果跳过第二个表达式，避免第二个表达式的运算错误（这个现象会在面向对象阶段详细阐述）。

  短路&&运算的规则如下所示：

  

  1.4.5【案例】短路逻辑运算示例

  在day02包下新建类，类名为 LogicalDemo2，测试短路逻辑运算。

  案例示意代码如下：

  package day02;public class LogicalDemo2 {public static void main(String[] args) {char gender = '女';int age = 26;boolean pass = gender == '女' || age >= 60;System.out.println(pass);}}

  由于短路逻辑更接近生活逻辑，并且可以一定程度的提高计算速度，所以短路逻辑还是比较常用的。

  1.5 赋值运算符

  1.5.1 赋值运算

  基本的赋值运算符是“=”，你一开始可能会以为它是“等于”，其实并非如此。它实际上意味着把右边表达式的值赋给左侧变量。

  由于赋值运算是优先级别最低的运算符，在其他运算之后进行运算，所以在Java中使用如下运算是可以的：

  int i = 9;i = i + 10;System.out.println(i);//19

  赋值运算本身也是一个“赋值表达式”，运算结束后整个“赋值表达式”有值，其值是最后赋值的值，如：

  int n = 9; int k;System.out.println(k = n+5); //14

  1.5.2【案例】赋值运算示例

  在day02包下新建类，类名为 AssignmentDemo2，测试赋值运算。

  案例示意代码如下：

  package day02;public class AssignmentDemo2 {public static void main(String[] args) {int a, b, c, d;a = b = c = d = 20;System.out.println(a);System.out.println(b);System.out.println(c);System.out.println(d);}}

  由上述代码可以看出：赋值运算的结合性是从右到左，与常规的数学运算习惯的从左到右不同。

  1.5.3 复合赋值运算

  “=”和双目运算符组合为复合赋值运算：可以看成是双目运算和赋值运算的简化写法。利用复合赋值运算可以简化代码的编写，提高编程效率。如下图所示：

  

  常见复合赋值运算有：

  

  1.5.4 【案例】复合赋值运算示例

  在day02包下新建类，类名为 AssignmentDemo3，测试复合赋值运算。

  案例示意代码如下：

  public class AssignmentDemo3 {public static void main(String[] args) {int n = 1;n += 5;// n = (int)(n+5) //n=6System.out.println(n);n = 1;n -= 8;// n = (int)(n-8)System.out.println(n);// -7n = 1;n +=9.6; // n = (int)(n+9.6)System.out.println(n); // 10}}

  1.6 字符串连接运算符

  1.6.1 字符串连接运算

  字符串连接运算就是将两个字符串连接为一个新的字符串。因为字符串是Java最常用显示信息方式，所以字符串连接也是最常见的字符串运算。

  Java字符串连接使用“+”实现：“+”运算除了可以用于数学加法还可以连接字符串。也就是是说一个加号“+”具有两种功能，这种一个运算符号两种功能现象称为：“运算符重载”。

  1.6.2 “+”运算符规则

  使用“+”元素时：

  • 如果加号两侧都是数值就是数值加法
  • 如果加号的一侧出现了字符串，就按照字符串连接运算计算
  • 字符串连接时候，会将不是字符串的数据转换为字符串再进行连接

  规则如下所示：

  

  代码示意如下：

  System.out.println(5+5.5);System.out.println(5+"5.5");System.out.println(5+5+"5.5");System.out.println("5"+5+"5.5");

  1.7 三元运算符

  1.7.1 三元运算符

  三元/目运算符也称为“条件运算符”或者“条件表达式”，其本质上是一种简化版的条件判断语句。因为其简洁方便在开发中经常被使用。其逻辑规则如下所示：

  

  可以看出，在计算三元运算符时：

  • 先计算“boolean表达式”
  • 如果“boolean表达式”的值为true，整个表达式的值为“表达式1”的值
  • 如果“boolean表达式”的值为false，整个表达式的值为“表达式2”的值

  1.7.2【案例】三元运算符示例

  在day02包下新建类，类名为 TernaryDemo，测试三元运算符。

  案例示意代码如下：

  package day02;import java.util.Scanner;public class TernaryDemo {public static void main(String[] args) {// 挑选a和b中的最大值Scanner console = new Scanner(System.in);System.out.print("输入a b：");int a = console.nextInt();int b = console.nextInt();int max = a > b " />
   
   
  其中：
   
  顺序：程序按照从上到下顺次执行指令序列
  分支：根据分支条件选择一路指令序列执行
  循环：根据循环条件反复执行指令序列
   
  2.2 分支流程控制—if语句
   
  2.2.1 分支流程控制概述
   
  分支是指，根据分支条件选择一路指令序列执行。使用分支流程控制语句，可以根据条件控制程序的执行。比如：可以处理碰到边缘就出现反弹动作；价格超过一定值就打折扣等。分支条件语句在软件编码中，是很常用的。
   
  Java的分支条件语句有：
   
  if 语句
  switch 语句
   
  分支控制分为3种：
   
   
   
  2.2.2 if单路分支流程控制
   
  if语句用于处理单路分支流程控制。其语法结构如下：
   
   
   
  上述语句的执行流程为：
   
  1、先执行指令1
   
  2、然后执行判断分支条件表达式，得到boolean值
   
  若值为true，则执行if语句块中的指令2
  若值为false，则不执行if语句块中的指令2
   
  3、最后执行指令3
   
  利用单路分支控制语句可以处理分支逻辑操作，比如： 当商品总价大于等于500，则打8折。示意如下：
   
   
   
  使用分支流程控制语句时候，要先分析业务处理流程，如果业务流程能够套用分支流程控制，就将业务流程套用到分支流程控制语句中，就可以解决业务问题了。
   
  2.2.3 【案例】if 单路分支示例
   
  在day02包下新建类，类名为IfDemo1，要求实现：
   
  输入商品总价
  如果总价不小于500，则打八折
  输出付款金额
   
  案例示意代码如下：
   
  package day02;import java.util.Scanner;public class IfDemo1 {public static void main(String[] args) {Scanner console = new Scanner(System.in);System.out.print("输入商品总价：");double total = console.nextDouble();if(total>=500) {//total = total * 0.8;total *= 0.8;}System.out.println("付款金额："+total);}}
  2.2.4 if else双路分支语句
  if 与else 搭配可以实现双路分支语句，其语法如下：
  其执行流程为：
  1、执行指令1
  2、判断if分支条件表达式的值：
  若值为true，则执行指令2
  若值为false，则执行指令3
  3、执行指令4
  这就是二选一的执行流程，可以用于解决如下案例：如果商品总价大于等于500，则打8折，如果小于500打95折。
  分析如下所示：
  2.2.5【案例】if else 双路分支示例
  在day02包下新建类，类名为IfDemo2，要求实现：
  输入商品总价
  如果总价不小于500，则打八折；否则打九折
  输出付款金额
  案例示意代码如下：
  package day02;import java.util.Scanner;public class IfDemo2 {public static void main(String[] args) {/** * if esle Demo */Scanner console = new Scanner(System.in);System.out.print("请输入总价：");double total = console.nextDouble();if(total>=500) {total *= 0.8;}else {total *= 0.95;}System.out.println("应付款项："+total);}}
  2.2.6 if else if 多路分支语句
  if else 可以组合成多路分支语句，用来实现根据多个条件多选一执行，比如分段打折问题：
  如果商品总价大于等于800，则打7折
  如果商品总价小于800大于等于500，则打8折
  如果商品总价小于500大于等于200，则打9折
  如果商品总价小于200，则打95折
  其流程可以描述如下：
  利用if else if 语句就可以解决这个问题：
  2.2.7【案例】if else if 多路分支示例
  在day02包下新建类，类名为IfDemo3，要求实现：
  输入商品总价
  根据不同价位进行折扣计算
  输出付款金额
  案例示意代码如下：
  package day02;import java.util.Scanner;public class IfDemo3 {public static void main(String[] args) {Scanner console = new Scanner(System.in);System.out.print("输入总金额：");double total = console.nextDouble();if(total>=800) {total *= 0.7;}else if(total>=500) {total *= 0.8;}else if(total>=200) {total *= 0.9;}else {total *= 0.95;}System.out.println("应付款："+total);}}
  2.3 分支流程控制—switch语句
  2.3.1 switch case 语句
  switch ... case 是Java的一种多路分支语句，可以根据整数、字符串、枚举类型进行分支：从不同的程序入口开始执行。
  具体语法如下：
  Java 5 开始switch case语句支持枚举类型
  Java 7 开始switch case开始支持支持String类型
  break 用于结束switch语句
  byte、short、char可以自动转换为int，可以作为分支条件
  case 后只能是常量，不能是表达式
  具体使用规则如下所示：
  if else if 语句已经可以实现多路分支了，而switch case语句在整数等情况下进行分支判断时候性能更好。所以根据整数值进行分支时候建议使用switch case，这样可以提升运算性能。
  注意：if else if是万能多路分支语句，而switch只能对整数（字符串、枚举）进行分支，是限定整数情况下才能使用；而使用switch case的根本原因就是因为其性能优势。所以在开发中，如果可以根据整数进行分支，建议使用switch case。
  2.3.2【案例】switch case分支示例
  在day02包下新建类，类名为SwitchDemo，要求实现：
  根据学生的成绩输出学生的等级（输入的成绩是百分制）
  输出评定等级：100～90分输出A，89～80输出B，79～60输出C，59以下输出D
  分析这个案例，其代码逻辑如下所示：
  对于相同的case语句，可以去除break后合并case语句，简化代码：
  案例示意代码如下：
  package day02;import java.util.Scanner;public class SwitchDemo {public static void main(String[] args) {Scanner console = new Scanner(System.in);System.out.print("输入分数：");int score = console.nextInt();switch(score/10) {case 10:case 9:System.out.println("A");break;case 8:System.out.println("B");break;case 7:case 6:System.out.println("C");break;default:System.out.println("D");}}} 
  2.4 Java新特性-switch表达式
  2.4.1 什么是switch表达式
  Java 12引入了一种新的switch表达式，它在语法和功能上有所改进，使得编写更简洁、易读的代码成为可能。
  传统的switch语句中，每个case后面需要使用break语句来结束，而Java 12的switch表达式中，可以使用"->"箭头来表示代码块的执行，并且不需要显式使用break语句。此外，Java 12的switch表达式还支持新的语法特性，如匹配模式（Pattern Matching）、Lambda表达式和块标签。
  下面是Java 12 switch表达式的基本语法：
  int result = switch (expression) {case value1 -> {// 执行代码块1yield result1;}case value2 -> {// 执行代码块2yield result2;}// 更多的case语句default -> {// 执行默认代码块yield defaultResult;}};
  在这个语法中，switch表达式的结果被赋值给一个变量（此例中的result）。每个case后面的箭头（->）表示对应的代码块的执行，并且可以使用yield语句来返回一个值作为表达式的结果。如果case中只有一个表达式作为返回值的时候可以省略{}和yield。
  2.4.2【案例】使用switch表达式计算价格
  在Java 12中，我们可以使用箭头操作符（->）来指定每个分支的结果。
  String fruit = "apple";int quantity = 2;double totalPrice = switch (fruit) {case "apple" -> 1.0 * quantity;case "banana" -> 0.8 * quantity;case "orange" -> 0.5 * quantity;default -> 0 * quantity;};System.out.println("Total price: $" + totalPrice);
  在这个例子中，我们根据不同的水果类型计算总价格。使用switch表达式，我们可以直接在分支条件中进行计算，并返回结果。
  Java 12的switch表达式提供了更简洁、灵活的语法，使得处理多个分支情况的代码更加清晰易读。它在简化代码、提高开发效率方面有很大的帮助。