1.3 基本运算

有了初始值之后，可以对数据进行运算。运算有不同的类型，不同的数据类型支持的运算也不一样，本节介绍Java中基本类型数据的主要运算。

• 算术运算：主要是日常的加减乘除。
• 比较运算：主要是日常的大小比较。
• 逻辑运算：针对布尔值进行运算。

1.3.1 算术运算

算术运算符有加、减、乘、除，符号分别是+、-、*、/，另外还有取模运算符%，以及自增（++）和自减（--）运算符。取模运算适用于整数和字符类型，其他算术运算适用于所有数值类型和字符类型。大部分运算都符合我们的数学常识，但字符怎么也可以进行算术运算？我们到2.4节再解释。

减号（-）通常用于两个数相减，但也可以放在一个数前面，例如-a，这表示改变a的符号，原来的正数会变为负数，原来的负数会变为正数，这也是符合我们常识的。

取模（%）就是数学中的求余数，例如，5%3是2,10%5是0。

自增（++）和自减（--），是一种快捷方式，是对自己进行加1或减1操作。

加、减、乘、除大部分情况和数学运算是一样的，都很容易理解，但有一些需要注意的地方，而自增、自减稍微复杂一些，下面我们解释下。

1．加、减、乘、除注意事项

运算时要注意结果的范围，使用恰当的数据类型。两个正数都可以用int表示，但相乘的结果可能就会超出，超出后结果会令人困惑，例如：

int a = 2147483647*2; //2147483647是int能表示的最大值

a的结果是-2。为什么是-2我们暂不解释，要避免这种情况，我们的结果类型应使用long，但只改为long也是不够的，因为运算还是默认按照int类型进行，需要将至少一个数据表示为long形式，即在后面加L或l，下面这样才会出现期望的结果：

long a = 2147483647*2L;

另外，需要注意的是，整数相除不是四舍五入，而是直接舍去小数位，例如：

double d = 10/4;

结果是2而不是2.5，如果要按小数进行运算，需要将至少一个数表示为小数形式，或者使用强制类型转化，即在数字前面加（double），表示将数字看作double类型，如下所示任意一种形式都可以：

a) double d = 10/4.0;
b) double d = 10/(double)4;

2．小数计算结果不精确

无论是使用float还是double，进行运算时都会出现一些非常令人困惑的现象，比如：

float f = 0.1f＊0.1f;
System.out.println(f);

这个结果看上去应该是0.01，但实际上，屏幕输出却是0.010000001，后面多了个1。换用double看看：

double d = 0.1＊0.1;
System.out.println(d);

屏幕输出0.010000000000000002，一连串的0之后多了个2，结果也不精确。

这是怎么回事？看上去这么简单的运算，计算机计算的结果怎么不精确呢？但事实就是这样，究其原因，我们需要理解float和double的二进制表示，我们到2.2节再进行分析。

3．自增（++）/自减（–）

自增/自减是对自己做加1或减1操作，但每个都有两种形式，一种是放在变量后，例如a++、a–，另一种是放在变量前，例如++a、–a。

如果只是对自己操作，这两种形式也没什么差别，区别在于还有其他操作的时候。放在变量后（a++）是先用原来的值进行其他操作，然后再对自己做修改，而放在变量前（++a）是先对自己做修改，再用修改后的值进行其他操作。例如，快捷运算和其等同的运算如表1-4所示。

表1-4 快捷运算和其等同的运算

自增/自减是“快捷”操作，是让程序员少写代码的，但遗憾的是，由于比较奇怪的语法和诡异的行为，给初学者带来了一些困惑。

1.3.2 比较运算

比较运算就是计算两个值之间的关系，结果是一个布尔类型（boolean）的值。比较运算适用于所有数值类型和字符类型。数值类型容易理解，但字符怎么比呢？我们到2.4节再解释。

比较操作符有大于（＞）、大于等于（>=）、小于（＜）、小于等于（<=）、等于（==）、不等于（! =）。

大部分也都是比较直观的，需要注意的是等于。首先，它使用两个等号==，而不是一个等号=。为什么不用一个等号呢？因为一个等号=已经被占了，表示赋值操作。另外，对于数组，==判断的是两个变量指向的是不是同一个数组，而不是两个数组的元素内容是否一样，即使两个数组的内容是一样的，但如果是两个不同的数组，==依然会返回false，比如：

int[] a = new int[] {1,2,3};
int[] b = new int[] {1,2,3};
//a==b的结果是false

如果需要比较数组的内容是否一样，需要逐个比较里面存储的每个元素。

1.3.3 逻辑运算

逻辑运算根据数据的逻辑关系，生成一个布尔值true或者false。逻辑运算只可应用于boolean类型的数据，但比较运算的结果是布尔值，所以其他类型数据的比较结果可进行逻辑运算。

逻辑运算符具体有以下这些。

• 与（&）：两个都为true才是true，只要有一个是false就是false；
• 或（|）：只要有一个为true就是true，都是false才是false；
• 非（!）：针对一个变量，true会变成false, false会变成true；
• 异或（^）：两个相同为false，两个不相同为true；
• 短路与（&&）：和&类似，不同之处稍后解释；
• 短路或（||）：与|类似，不同之处稍后解释。

逻辑运算的大部分都是比较直观的，需要注意的是&和&&，以及|和||的区别。如果只是进行逻辑运算，它们也都是相同的，区别在于同时有其他操作的情况下，例如：

boolean a = true;
int b = 0;
boolean flag = a | b++>0;

因为a为true，所以flag也为true，但b的结果为1，因为|后面的式子也会进行运算，即使只看a已经知道flag的结果，还是会进行后面的运算。而||则不同，如果最后一句的代码是：

boolean flag = a || b++>0;

则b的值还是0，因为||会“短路”，即在看到||前面部分就可以判定结果的情况下，忽略||后面的运算。

1.3.4 小结

本节介绍了Java中基本类型数据的主要运算，包括算术运算、比较运算和逻辑运算。

一个稍微复杂的运算可能会涉及多个变量和多种运算，那哪个先算，哪个后算呢？程序语言规定了不同运算符的优先级，有的会先算，有的会后算，大部分情况下，这个优先级与我们的常识理解是相符的。但在一些复杂情况下，我们可能会搞不明白其运算顺序。但这个我们不用太操心，可以使用括号()来表达我们想要的顺序，括号里的会先进行运算。简单来说，不确定顺序的时候，就使用括号。

本节遗留了一些问题，比如：

• 正整数相乘的结果居然出现了负数；
• 非常基本的小数运算结果居然不精确；
• 字符类型也可以进行算术运算和比较。

关于这些问题，我们到第2章再进行解释。为了编写有更多实用功能的程序，只进行基本操作是远远不够的，我们至少需要对操作的过程进行流程控制。流程控制主要有两种：一种是条件执行，另外一种是循环执行，接下来的两节对它们进行详细介绍。