第02章-变量与运算符

1 关键字

关键字：被Java语言赋予了特殊含义，用作专门用途的字符串（或单词）。如class、public、static、void等，这些单词都被Java定义好了，称为关键字。

• 特点：关键字都是小写字母；
• 官方地址：Java Language Keywords (The Java™ Tutorials > Learning the Java Language > Language Basics)https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/nutsandbolts/_keywords.html

 2 标识符

标识符：Java中变量、方法、类等要素命名时使用的字符序列，称为标识符。简单的说凡是可以自己命名的地方法都是标识符，如类名、方法名、变量名等等。

标识符命名规则：必须遵守，不遵守会报错

• 由26个英文字母大小写，0-9，_或$组成；
• 不能包含空格，不能以数字开头；
• 不能与关键字或保留字相同；
• 严格区分大小写，长度不限；
• 定义标识符时要“见名知意”。

标识符命名规范：建议遵守，不遵守也可以，但遵守了显得更专业

• 包名：多单词组成时所有字母都小写：xxxyyyzzz。如java.lang
• 类名、接口名：多单词组成时所有字母的首字母大写：XxxYyyZzz。如Hello
• 变量名、方法名：多单词组成时第一个单子首字母小写，第二个单词开始每个单词首字母大写：xxxYyyZzz。如bookName
• 常量名：所有字母都大写，多单词组成时每个单词之间用下划线链接：XXX_YYY_ZZZ。如MAX_VALUE

3 变量

变量：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。

• 变量三要素：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：在内存中保存数据
• 变量都有作用域，只在作用域内生效，同一作用域内变量不能重名

class VariableTest{public static void main(String[] args) {//变量的声明//分步式：先声明，再初始化char gender;gender = '男';//一步式：声明同时初始化int age = 18;//变量的使用，直接调用变量名System.out.println(gender+""+age);}
}

4 数据类型

表数范围计算公式

整型

• 整数类型包括byte、short、int、long；
• 注意：

        1. 声明整型变量时遵守保小不保大，数据类型能小则小；

        2. 整型常量默认为int占用空间更小，声明long型常量须后加l或L；

• 各整数类型有固定的表数范围和占用存储空间： 

  

 浮点型

• 整数类型包括float、double；
• float：单精度，尾数可以精确到7位有效数字；
• double：双精度，精度是float的两倍；
• 注意： 浮点型型常量默认为double精度更高，声明float型常量须后加f或F；
• 浮点型表数范围和占用空间：

  

• 浮点型常量的两种表示形式：

1. 十进制形式。如5.12 512.0f .512（必须有小数点）
2. 科学计数法形式。如5.12e2 512E2 100E-2

 关于浮点型精度的说明： 

1. 不是所有小数都可以精确的使用二进制浮点数表示。二进制浮点不能精确的表示0.1、0.01、0.001这样10的负次幂。
2. 浮点型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类。
3. 浮点在机器中存放的形式，浮点数=符号位+指数位+尾数位。浮点数float超出存储空间的值会被丢掉
4. 演示：

// 1.float精度不高，超出存储范围的部分会被丢掉
float num1 = 2.1234567851f;
double num2 = 2.1234567851f;
System.out.println("float=" + num1 + "\ndouble=" + num2);
// 2.二进制浮点数不能准确的表示0.1、0.01、0.001等10的负次幂的数
System.out.println(0.1 + 0.2);
// 3.浮点型使用陷阱
double num3= 2.7;
double num4=8.1/3;
System.out.println(num3 == num4);
float  f1 = 123123123f;
float f2 = f1+1;
System.out.println(f1);
System.out.println(f2);
System.out.println(f1== f2);

应用案例：

案例1：定义圆周率并赋值为3.14，现在3个圆的半径分别为1.2、2.5、6，求他们的面积

/*** @author shbzhao* @version 1.0* @date 2023/8/26-0:34* @description 定义圆周率并赋值为3.14，现在3个圆的半径分别为1.2、2.5、6，求他们的面积*/
public class FloatDoubleExer {public static void main(String[] args) {double PI = 3.14; //圆周率double radius1 = 1.2;double radius2 = 2.5;double radius3 = 6;System.out.println("第1个圆的面积=" + PI * radius1 * radius1);System.out.println("第2个圆的面积=" + PI * radius2 * radius2);System.out.println("第3个圆的面积=" + PI * radius3 * radius3);}
}

 案例2：将华氏温度转为摄氏温度(℃)：℃=(℉ - 32) / 1.8

/*** @author shbzhao* @version 1.0* @date 2023/8/26* 将华氏温度转为摄氏温度(℃)：℃=(℉ - 32) /1.8*/
public class FloatDoubleExer02 {public static void main(String[] args) {double hua = 80.0;double she = (hua-32)/1.8;System.out.println("华氏度"+hua+"℉=摄氏度"+she+"℃");}
}

 字符型

• char类型数据用来表示通常意义上“字符”（占2字节）
• 字符型变量的三种表现形式：

1. 形式1：使用单引号('')括起来的单个字符。如：char c1 = 'a'; char c2 = '男'; char c3 = 9;
2. 形式2：直接使用Unicode值来表示字符常量：‘\uXXXX’。其中，XXXX表示一个十六进制整数。如：\u0023 表示'#'。
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。如：char c4 = '\n';，'\n'表示换行符
4. char类型是可以进行运算的，它都对应有Unicode码，可以看作是一个数值，ASCII码值。

• 演示：

/*** @author shbzhao* @version 1.0* @date 2023/8/26*/
public class CharBooleanTest {public static void main(String[] args) {//1.字符类型 char(2字节)//2.表示形式//2.1 使用单引号('')括起来的单个字符char c1 = 'a';char c2 = '1';char c3 = '男';char c4 = '@';//2.2 直接使用Unicode值来表示字符常量：'\'uXXXX'。其中，XXXX表示一个十六进制整数。char c5 = '\u0036'; //表示后买你System.out.println(c5);//2.3使用转义字符'\'，来将其后的字符转变为特殊字符型常量。char c6 = '\n';//2.4char类型是可以进行运算的，它都对应有Unicode码，可以看作是一个数值，ASCII码值char c7 = 97;System.out.println(c7);}
}

布尔型

• 布尔类型(boolean)，只有两个值true、false；
• 常用于逻辑条件的判断，如条件判断、分支结构、循环结构等；

• 演示：

// 布尔类型(boolean) 1字节
// 1.只有两个值true和false
boolean b1 = true;
boolean b2 = false;
// 不能使用0和1代替true和false
// boolean b3 = 0; //编译不通过// 常用于条件判断或循环语句中
boolean isStudent = true;
if (isStudent){System.out.println("是学生");
}else{System.out.println("不是学生");
}

5 数据类型之间的转换

自动类型提升

• 自动类型转换：数据类型表数范围的自动提升
• 类型转换规则：
  • 容量较小的类型自动转换为容量大的数据类型（容量是指表数范围的大小）；
  • byte、short、char之间运算后为int类型；
  • char不能与short、int转换。

• 演示：

/*** @author shbzhao* @version 1.0* @date 2023/8/27* 演示基本数据类型之间的类型转换* 包括：*      1.自动 类型转换(数据类型的精度\表数提升)*      2.强制 类型转换* 类型转换规则：容量是指数据类型(表数范围)的大小* 1.容量较小的类型赋值给容量较大的类型时，结果自动转换为容量大的数据类型* 	byte ---> short ---> int ---> long ---> float ---> double* 2.byte、short char之间运算后为int类型:(特殊情况1)*  byte + short ---> int,byte + byte---> int,short + short ---> int* 3.char不能与short、int转换(特殊情况2)*/
public class BasicDataSwitch {public static void main(String[] args) {// 容量是指表数范围的大小// 如long型占8字节，float型占4字节，但是表述范围float更大long l1 = 115431543L;float f1 = l1;float f2 = 2.45465412f;//long l2 = f2; // 编译报错// byte ---> int  okbyte b1 = 1;int i1 = b1 + b1;// int ---> byte//byte b2 = i1 + i1; // 编译报错// 特殊情况1：byte + short ---> intbyte b3 = 11;short s1 = 12;//short s2 = s1+b3; // 编译报错int i2 = s1 + b3;//  特殊情况2：char不能与byte、short进行类型转换char c1 = 10;//byte b4 = c1; // 编译报错//short s2 = c1; // 编译报错}
}

 强制类型转换

• 强制类型转换：将取值范围（或容量）大的类型强制转换为取值范围小（或容量小的类型）。
• 强制类型转换符："()"，在小括号内指定要转换为的数据类型。
• 强制类型转换可能会导致精度损失。
• 演示：

/*** @author shbzhao* @version 1.0* @date 2023/8/28* 演示强制类型转换的使用* 规则：*      1.如果需要将容量大的赋值给容量小的类型，需要进行强制类型转换*      2.强制类型转换符："()"，在小括号内指定要转换为的数据类型*      3.强制类型转换可能会导致精度损失*/
public class ForceTypeSwitch {public static void main(String[] args) {// 自动类型提升 int ---> doubledouble d1 = 12;// 尝试double ---> int，编译错误//int i1 = d1;int i2 = (int) d1;System.out.println(i2);long l1 = 666;short s1 = (short) l1;System.out.println(l1);// 精度损失double d2 = 12.3;int i3 = (int) d2;System.out.println(i3);int i4 = 128;byte b1 = (byte) i4;System.out.println(b1);}
}

6 基本数据类型与String类型转换 

• 基本数据类型-->String类型：使用包装类的parse方法。
• String类型-->基本数据类型：使用双引号""拼接。
• 注意：String类型-->基本数据类型时，String数据的格式必须是能够转换的基本数据类型
• 演示：

/*** @author shbzhao* @version 1.0* @date 2023/8/28* 演示String与基本数据类型之间的转换* 1.基本数据类型-->String类型(使用包装类的parse方法)* 2.String类型-->基本数据类型(使用双引号""拼接)*/
public class StringToBasic {public static void main(String[] args) {// 基本数据类型-->String类型(使用包装类的parse方法)int n1 = 100;float f1 = 1.1f;double d1 = 4.5;boolean b1 = true;String s1 = n1 + "BasicToString";String s2 = f1 + "BasicToString";String s3 = d1 + "BasicToString";String s4 = b1 + "BasicToString";System.out.println(s1);System.out.println(s2);System.out.println(s3);System.out.println(s4);// String类型-->基本数据类型(使用双引号""拼接)// 需要通过基本数据的包装类调用parseXX方法String byteStr = "127";byte b2 = Byte.parseByte(byteStr);String shortStr = "123";short sh2 = Short.parseShort(shortStr);String intStr = "321";int int2 = Integer.parseInt(intStr);String longStr = "321123321";long long2 = Long.parseLong(longStr);String floatStr = "12.3";float float2 = Float.parseFloat(floatStr);String doubleStr = "12.3";double double2 = Double.parseDouble(doubleStr);//char类型调用charAt(0)方法String charStr = "12.3";char char2 = charStr.charAt(0);String booleanStr = "true";boolean boolean2 = Boolean.parseBoolean(booleanStr);System.out.println(b2 + " " + sh2 + " " + int2 + " " + long2 + " " + float2 + " " + double2 + " " + char2 + " " +boolean2);}
}

7 进制运算 

进制的分类

• 十进制（decimal）
  • 数字组成：0-9
  • 进位规则：满10进1
• 二进制（bindary）：以0b或0B开头
  • 数字组成：0-1
  • 进位规则：满2进1
• 八进制（octal）：很少使用，以数字0开头
  • 数字组成：0-7
  • 进位规则：满8进1
• 十六进制（bindary）：以0x或0X开头
  • 数字组成：0-9和a-f。a-f不区分大小写
  • 进位规则：满16进1
• 演示：

/*** @author shbzhao* @version 1.0* @date 2023/8/28* 演示二进制数* 用四种进制表示数字20*/
public class BinaryTest {public static void main(String[] args) {// 十进制int num1 = 20;// 二进制int num2 = 0b10100;// 八进制int num3 = 024;// 十六进制int num4 = 0x14;System.out.println(num1);System.out.println(num2);System.out.println(num3);System.out.println(num4); }
}

进制的转换

十进制	二进制	八进制	十六进制
1	1	1	1
2	10	2	2
3	11	3	3
4	100	4	4
5	101	5	5
6	110	6	6
7	111	7	7
8	1000	10	8
9	1001	11	9
10	1010	12	a
11	1011	13	b
12	1100	14	c
13	1101	15	d
14	1110	16	e
15	1111	17	f
16	10000	20	10

其它进制转十进制：

• 二进制转十进制：从最低位（右边）开始，将每一位上的数提取出来，乘以2的（位数-1）次方。位数是指从右边数第几位。如0b1011=1*2^(4-1) + 0*2^(3-1) + 1*2^(2-1) + 1*2^(1-1)。
• 八进制转十进制：从最低位（右边）开始，将每一位上的数提取出来，乘以8的（位数-1）次方。
• 十六进制转十进制：从最低位（右边）开始，将每一位上的数提取出来，乘以16的（位数-1）次方。

 十进制转其它进制：将十进制连续除以其它进制数，直到商为0，取每步的余数倒置就是对应的进制数。

• 十进制转二进制：十进制数连续除以2，直到商为0，取每步的余数倒置
• 十进制转八进制：十进制数连续除以8，直到商为0，取每步的余数倒置
• 十进制转十六进制：十进制数连续除以16，直到商为0，取每步的余数倒置

二进制转八、十六进制：

• 二进制转八进制：将二进制数的每3位为一组（从右开始个位数的值分别是4、2、1），每一组对应转换为一个8进制数。
• 二进制转十六进制：将十六进制的每4位为一组（从右开始个位数的值分别是8、4、2、1），每一组对应转换为一个16进制数。

 8 运算符

运算符是一种特殊的符号，用以表示数据的运算、赋值和比较等等。

运算符的分类：算术运算符、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。

分类	运算符
算术运算符（7个）	+  -  *  /  %  ++  --
赋值运算符（12个）	=  +=  -=  *=  /=  %=  >>=  <<=  >>>=  &=  |=  ^=
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）三元运算符	条件表达式?表达式1:表达式2;
Lambda运算符（1个）	->（Java新特性章节讲解）

算术运算符

运算符	功能	范例	结果
+	正号	+3	3
-	负号	b=4; -b;	-4
+	加	5+5	10
-	减	6-4	2
*	乘	3*4	12
/	除	5/5	1
%	取模（取余）	7%5	2
++i	自增（前）：先自增，后赋值	a=2;b=++a;	a=3;b=3
i++	自增（后）：先赋值，后自增	a=2;b=a++	a=3;b=2
--i	自减（前）：先自减，后赋值	a=2;b=--a	a=1;b=1
i--	自减（后）：先赋值，后自减	a=2;b=a--	a=1;b=2
+	字符串拼接	"Hello"+"world"	"Helloworld"

赋值运算符 

赋值运算符是将某个运算后的值赋给指定的变量。

• 基本赋值运算符："="，如int n = 1;；
  • 当"="两边数据类型不一致时，可以使用自动类型提升或强制类型转换进行处理；
• 复合赋值运算符：+=、-+、*=、/=、%=，如n += 3;等价于n = n + 3;；
  • 注意：复合赋值运算符会进行类型转换，底层具有强制类型转换符。
• 演示：

/*** @author shbzhao* @version 1.0* @date 2023/8/28* 演示赋值运算符*/
public class SetValueTest {public static void main(String[] args) {int n = 10;// 1.当"`=`"两边数据类型不一致时，可以使用`自动类型提升`或`强制类型转换`进行处理long l1 = n; // 自动类型提升byte b1 = (byte) n; // 强制类型转换// 2.允许连续赋值int a, b;a = b = 100;// 3.复合赋值运算符会进行`类型转换`，底层具有`强制类型转换符`byte n1 = 12;n1 += 3; // 等价于n1=(byte)(n1+3),强制类型转换为intSystem.out.println(n1);}
}

• 练习1：

int n = 10;
n += (n++) + (++n); // 等价于n = n + (n++) + (++n)
// num = 10 + 10 + 12，先计算n++和++n
System.out.println(n);

 关系运算符

关系运算符的结果都是boolean类型true或false。

• 关系运算符：>、>=、<、<=、==、!=；
• ==和!=适用于基本数据类型和引用数据类型，其它只适用于基本数据类型；
• 注意：=是赋值运算符，==是关系运算符

运算符	功能	范例	结果
==	等于	8 == 7	false
!=	不等于	8 != 7	true
>	大于	8 > 7	true
>=	大于等于	8 >= 7	true
<	小于	8 < 7	false
<=	小于等于	8 <= 7	false
A instanceof B	检测A是否为B类的对象	"ahhlt" instanceof String	true

 逻辑运算符

逻辑运算符只对boolean类型进行操作，结果也是boolean类型的值。

运算符	功能
&和&&	表示"且"关系，符号两边同时为true时，结果为true。助记：同1为1，1为true，0为fasle
|和||	表示"或"关系，符号两边只要有一个为true，结果为true。助记：有1为1
!	表示"非"关系，变量的值为true时，结果为false。助记：取反
^	表示"异或"关系，符号两边的值不同时，结果为true。助记：有同为0，不同为1

 逻辑运算与短路运算的区别:

• 短路与(&&)和逻辑与(&)：
  • 短路与(&&)：条件1 && 条件2，若条件1为false，则不再判断条件2。
  • 逻辑与(&)：条件1 & 条件2，若条件1为false，继续判断条件2。
  • 注意：开发中一般使用短路与，除非特定情况才使用逻辑与。
• 短路或(||)和逻辑或(|)：
  • 短路或(||)：条件1 || 条件2，若条件1为true，则不再判断条件2。
  • 逻辑或(|)：条件1 | 条件2，若条件1为true，继续判断条件2。

三元运算符 

• 语法格式：(条件表达式)?表达式1:表达式2
• 运算规则：如果条件表达式的值为true，运算结果为表达式1，否则为表达式2
• 表达式1和表达式2必须是可以赋给接收变量的类型(可以自动转换或语法强转)

/*** @author shbzhao* @version 1.0* @date 2023/8/28* 条件表达式的使用*/
public class ConditionTest {public static void main(String[] args) {int a = 10;int b = 99;int result = (a > b) ? a++ : b--;// a > b为false，返回第二个表达式b--，先将b的值返回，b再自减System.out.println("result= " + result);System.out.println("b= " + b);// 表达式类型与接收变量类型不同时，必须满足类型自动转换或者强制转换int c = a > b ? (int)1.1 : (int)2.2;}
}

位运算符

位运算

• 计算机进行运算时，都是对补码进行运算，显示运算结果时将计算后的补码转为原码；
• 正数的原码、反码、补码都相同，称三码合一；
• 负数的三码：
  • 反码：原码除符号位不变，其它位取反
  • 补码：反码+1。相应的：负数的反码= 补码-1
  • 符号位：二进制的最高位（最左边）为符号位，0代表正数，1代表负数

位运算符

以二进制补码进行运算

运算符	功能
&	按位与，全1为1
|	按位或，有1为1
^	按位异或，不同为1，相同为0
~	按位取反，每位都取相反值
<<	左移，符号位不变，低位补0。左移n位相当于乘2的n次方
>>	右移，符号位不变，用符号位补高位空缺。右移n位相当于除2的n次方
>>>	无符号右移，低位溢出，高位补0

演示：

/*** @author shbzhao* @version 1.0* @date 2023/8/28*/
public class BitOperatorTest {public static void main(String[] args) {/** 1.按位与(&)：2 & 3* 正数的原码、反码、补码都相同* 2的三码：00000000 00000000 00000000 00000010* 3的三码：00000000 00000000 00000000 00000011* 2 & 3： 00000000 00000000 00000000 00000010* 结果为2** 2.按位或(&)：* */System.out.println(2 & 3);}
}

 运算符优先级

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、除、取余	*、/、%
5	加、减	+、-
6	位移运算符	<<、>>、>>>
7	关系运算符	>、>=、<、<=、==、!=、instanceof
8	按位与	&
9	按位异或	^
10	按位或	|
11	短路与	&&
12	短路或	||
13	三元运算符	条件表达式?表达式1:表达式2;
14	赋值运算符	=、+=、-=、*=、/=、%=、>>=、<<=、>>>=、&=、|=、^=