第3章 Java语言中的数据类型与运算符
本章主要介绍编程语言中最基础的部分：数据类型和运算符。这是所有编程语言都必须掌握的基础知识，也是整个程序代码不可缺少的重要部分。本章将通过大量的程序代码，来讲述如何操作这些数据类型和运算符。熟练地掌握此章对于Java开发有着非常重要的作用，并且还对以后学习其他开发语言有着重要的帮助。
本章重点：
□ Java语言中的数制。
□ 数据类型。
□ 变量和常量。
□ 各种常见运算符。
3.1 数制
在介绍数据之前，先了解数制的概念。数制可以说是纯粹数学上的内容，在计算机语言开发中使用得比较频繁，下面将详细讲述数制的有关知识。
3.1.1 基本概念
在使用计算机时，会遇到数值、文字、图像、声音等信息，计算机如何识别这些数据信息呢？ 首先，这取决于计算机底层硬件是如何识别数据的。计算机底层硬件只能识别“0”和“1”，这种只有“0”和“1”两个数字符号的组合被称为二进制。例如计算机要处理数字“128”，那么计算机会将其转化成二进制“10000000”。一个这么简单的数字，要用这么长的数字符号来代替，在现实生活中稍显麻烦，所以后来又引进了十六进制和八进制。实际开发中使用最多的是十进制，后面会介绍各个数制的特征和使用。
3.1.2 Java语言中的数制表现形式
数制一般包括二进制、八进制、十六进制和十进制。
1.二进制
二进制的特征：
□ 由两个数字组成：“0”和“1”。
□ 运算时逢二进一。
例如：1100110011和10000001。
2.八进制
八进制的特征：
□ 由8个数字组成：“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”。
□ 运算时逢八进一。
例如：014、0726。
注意
八进制数据以0为前缀。它经常会与二进制产生混淆，所以在Java程序设计中，建议尽量不要使用八进制。
3.十六进制
十六进制的特征：
□ 由16个数字组成：“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”、“A”、“B”、“C”、“D”、“E”、“F”。
□ 运算时逢十六进一。
例如：0xB和0x12e。
注意
十六进制用A、B、C、D、E、F这6个字母分别表示10～15。字母不区分大小写。十六进制数据以0x为前缀。
4.十进制
十进制的特征：
□ 由10个数字组成：“0”、“1”、“2”、“3”、“4” 、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”。
□ 运算时逢十进一。
例如：89、92、168。
3.2 数据类型
Java语言是一个强调数据类型的语言，在声明任何变量时，必须将该变量定义为一种数据类型。Java中的数据类型包括基本数据类型和对象类型（也称为引用数据类型）。对象类型不属于本章所讲述的内容，本章主要介绍数据的基本类型。Java程序中，总共有8大基本类型：其中包括4种整型、1种字符型、2种浮点型、1种布尔型。除了这几种基本类型外，其他都属于对象类型的数据。
3.2.1 整型
什么是整型呢？从字面上就可以知道，整型就是整数类型，也就是没有小数点的数字，可以是正数也可以是负数。在Java中，整型主要有4种：字节型（byte）、整数型（int）、短整型（short）、长整型（long）。
1.字节型
【实例3-1】byte用一个字节来表示整数值，它的范围介于-128～127之间。通常这种类型的整型数据拥有上节中提到的所有进制。但无论采用哪种进制，在输出控制台上，系统都会将其自动转化为十进制，从下列代码段可以得到证实。
01 public class Byte {
02 public static void main(String[] args) {
03 byte x = 22; //x是十进制数
04 byte y = 022; //y是八进制数
05 byte z = 0x22; //z是十六进制数
06 //输出相应十进制的值
07 System.out.println("转化成十进制,x=" + x);
08 System.out.println("转化成十进制,y=" + y);
09 System.out.println("转化成十进制,z=" + z);
10 }
11 }
【代码说明】第3～5行定义了3个byte型变量，分别代表不同的数制，第4行的变量值前缀是0，第5行的变量值前缀是0x。第7～9行并没有使用类型转换的函数，而是直接输出这3个变量。
【运行效果】在DOS窗口中，通过Javac编译该源代码，然后通过Java执行编译后的class文件。最终结果如下所示。
转化成十进制,x=22 转化成十进制,y=18 转化成十进制,z=34
2.短整型
【实例3-2】short用两个字节表示整数值，其整数值介于-32768～32767之间。它有八进制、十进制和十六进制3种表示方法，其表示方法与字节型是一样的，从下面的程序段可以证实。
01 public class Short
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 short x=22; //十进制
06 short y=022; //八进制
07 short z=0x22; //十六进制
08 System.out.println("转化成十进制,x="+ x);
09 System.out.println("转化成十进制,y="+ y);
10 System.out.println("转化成十进制,z="+ z);
11 }
12 }
【代码说明】第5～7行定义了3个short型变量，依然是用前缀0和0x代表八进制和十六进制。第8～10行没有使用数据类型转换的函数，直接输出结果。
【运行效果】
转化成十进制,x=22 转化成十进制,y=18 转化成十进制,z=34
可以看出，两个程序段运行结果都是一样的。其实，在实际编程过程中，开发者最常用的整型是int型。
3.整数型
【实例3-3】整数型又称作int型，用4个字节来表示整数值，其整数值介于-2147483648～2147483647之间。整数型拥有以上所说的各种进制，其表示方法与字节型也相同，从下面的程序段同样可以证实。
01 public class Int
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int x=22; //十进制
06 int y=022; //八进制
07 int z=0x22; //十六进制
08 System.out.println("转化成十进制,x="+ x);
09 System.out.println("转化成十进制,y="+ y);
10 System.out.println("转化成十进制,z="+ z);
11 }
12 }
【代码说明】第5～7行同样定义了3种进制的变量，通过前缀0和0x来区别进制。第8～10行依然是直接输出变量的值，而没有显式地进行类型转换。
【运行效果】
转化成十进制,x=22 转化成十进制,y=18 转化成十进制,z=34
4.长整型
【实例3-4】长整型long用8个字节表示整数型，其数值介于-9223372036854775808～9223372036854775807之间。它的所有特性基本与前几种整型一样，唯一不同的是，长整型的数据后面有一个“L”字母，这个也是从表现形式上区别于其他整型的最大特征。可从下面的程序代码段中了解长整型与其他整型的区别。
01 public class Long
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 long x=22L; //十进制
06 long y=022L; //八进制
07 long z=0x22L; //十六进制
08 System.out.println("转化成十进制,x="+ x);
09 System.out.println("转化成十进制,y="+ y);
10 System.out.println("转化成十进制,z="+ z);
11 }
12 }
【代码说明】第5～7行定义了3个长整型变量，要注意的是结尾的标识“L”。第8～10行直接输出变量的值，会自动进行类型转换，输出的结果都是用十进制表示的。
【运行效果】
转化成十进制,x=22 转化成十进制,y=18 转化成十进制,z=34
从以上程序代码段中可以看出，4种不同的整型类型的数据，在程序段中所表现出来的运行结果几乎是一样的。不同的是每个类型数据的取值范围不一样，随着字节数增多，取值范围增大。虽然长整型的数据可以表示很大的数据，但如果超过了长整型的数据取值范围，该如何处理这些数据呢？在Java中，有一种大数值类型的数据，由于它属于对象类型数据，所以此处不做介绍。
3.2.2 字符型
字符型数据是平时程序设计中使用比较频繁的类型，其占两个字节。特别注意的是，它必须以单引号表示，例如'A'表示一个字符，这个字符就是A。"A"表示一个字符串，虽然只有一个字符，但因为使用双引号，所以它仍然表示字符串，而不是字符。
总之，字符数据类型只能表示单个字符，任何超过一个字符的内容，都不能被声明为字符型。字符的声明是用单引号，通过输出控制台，看到的是单引号内的字符数据。
【实例3-5】通过下面的程序代码，来看看字符型数据是如何输出的。
01 //声明了x,y,z,a 四个字符型数据变量
02 public class Char
03 {
04 public static void main(String[] args)
05 {
06 char x='美'; //声明一个字符型变量
07 char y='国'; //声明一个字符型变量
08 char z='人'; //声明一个字符型变量
09 char a='民'; //声明一个字符型变量
10 System.out.println("这些字符组合起来就是："+x+y+z+a);
11 }
12 }
【代码说明】第6～9行定义了4个字符型变量，第10行输出变量的内容，将字符型数据连接在一起使用的运算符也是“+”。
【运行效果】
这些字符组合起来就是：美国人民
字符型数据和整型数据都是无小数点的数据，下面将要讲述的类型则是带小数点的数据，用专业术语来讲就是浮点型。
3.2.3 浮点型
浮点型数据表示有小数部分的数字，总共有两种类型：单精度浮点型（float）和双精度浮点型（double）。
1.单精度浮点型
单精度浮点型占4个字节，有效数字最长为7位，有效数字长度包括了整数部分和小数部分。一个单精度浮点型的数据定义如下所示。
float x=223.56F
注意
在每个单精度浮点型数据后面，都有一个标志性符号“F”或者“f”，有这个标志就代表是单精度浮点型数据。
【实例3-6】下面演示单精度浮点型数据在程序代码段中的使用情况。
01 //声明了x,y,z三个浮点型变量
02 public class Float
03 {
04 public static void main(String[] args)
05 {
06 float x=22.2f; //声明一个单精度类型变量
07 float y=42.2f; //声明一个单精度类型变量
08 float z=x*y; //实现相乘
09 System.out.println("x＊y="+z);
10 }
11 }
【代码说明】第6～7行定义了两个浮点型数据，它们都以“f”标识结尾。第8行定义了变量z，其值是前面定义的变量x和y的乘积。第9行输出计算结果z。
【运行效果】
x＊y=936.84
提示
如果在一个浮点数后面加上“F”或者“f”时，表示的就是单精度浮点型数据，否则，系统会认为是双精度浮点型数据。
2.双精度浮点型
双精度浮点型数据占据8个字节，有效数字最长为15位，后面带有标志性符号 “D”或“d”。系统默认不带标志性符号的浮点型数据是双精度浮点型数据。双精度浮点型数据的定义如下所示。
double x=33.5D
【实例3-7】下面是一个简单的程序代码段。
01 public class Double
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 float x=23f; //声明一个单精度类型变量
06 double y=44; //声明一个双精度类型变量
07 System.out.println("x="+x);
08 System.out.println("y="+y);
09 }
10 }
【代码说明】第5行定义了一个单精度浮点型变量x，但没有带小数位。第6行定义了一个双精度浮点型变量y，也没有带小数位，也没有加标识“D”。第7～8行分别在控制台输出两个变量，注意输出的结果。
【运行效果】
x=23.0 y=44.0
从这段程序代码中可以看出，即使浮点型数据是一个只有整数位没有小数位的数据，在输出控制台上，其仍然是带小数点的浮点数据，系统会自动加上小数点，并且小数位全部置0。
3.2.4 布尔型
布尔型数据其实很简单，例如，如果有人问：去不去麦当劳？可以说“不去”。如果有人问：去不去看电影？可以说“去”。这里就隐藏着布尔型数据，布尔型数据就是“是”与“否”。在程序中使用“真”和“假”来代替“是”与“否”，即“true”和“false”。布尔类型的默认值是false，即如果定义了一个布尔变量但没有赋初值，默认该布尔变量值是false。
【实例3-8】仔细观察下面的程序代码。
01 public class Boolean {
02 public static void main(String[] args) {
03 int a = 30; //声明一个整型变量a
04 int b = 59; //声明一个整型变量b
05 boolean x, y, z; //声明三个布尔型变量x、y、z
06 x = (a > b); //为变量x赋值
07 y = (a < b); //为变量y赋值
08 z = ((a + b) == 50); //为变量z赋值
09 System.out.println("x=" + x);
10 System.out.println("y=" + y);
11 System.out.println("z=" + z);
12 }
13 }
【代码说明】
□ 当执行第6行代码“a>b”时，不等式不成立，所以x的结果是假。
□ 当执行第7行代码“a<b”时，不等式成立，所以y的结果是真。
□ 当执行第8行代码“a+b==50”时，结果不成立，所以z的结果是假。
说明
布尔型数据在只有两种选择，不可能出现第三种选择的情况下使用。
【运行效果】
x=false y=true z=false
在程序设计的过程中，如果一个参数只有正和反两方面，就可以将其设置为布尔型类型。
3.3 变量
在上一节详细介绍了Java语言中的数据类型及其功能。在具体实例代码中我们定义了很多变量，那么变量究竟是什么呢？本节将介绍变量的基本概念，以及如何操作变量。
3.3.1 变量的声明
变量就是在程序的运行中可以变化的量，变量是程序设计中一个非常重要和关键的概念。在Java程序设计中，每个声明过的变量都必须分配一个类型。声明一个变量时，应该先声明变量的类型，随后再声明变量的名字。下面演示了变量的声明方式。
01 //salary,age,op都是变量名字 02 //double,int,boolean则是变量的类型 03 double salary; 04 int age; 05 boolean op;
每一行的第一项是变量类型，第二项是变量名。行尾的分号是必需的，这是Java语句的结束符号。如果没有这个分号，程序不会认为这是一句完整的Java语句。
同一类型的不同变量，可以声明在一行，也可以声明在不同行，如果在同一行中声明，不同的变量之间用逗号分隔，如下面的例子。
int studentNumber,people;
3.3.2 变量的含义
在程序设计中，经常会听到变量这个名词，到底什么是变量呢？它又有什么意义呢？
在程序运行过程中，空间内的值是变化的，这个内存空间就称为变量。为了操作方便，给这个空间取名，称为变量名，内存空间内的值就是变量值。所以，申请了内存空间，变量不一定有值，要想变量有值，就必须要放入值。
例如：代码“int x”，定义了变量但没有赋值，即申请了内存空间，但没有放入值。如果“int x=5”，说明不但申请了内存空间而且还放入了值，值为5。
3.3.3 变量的分类
变量的分类方式多种多样，不可能单纯地将变量划分为几类，下面将以不同的分类方式来讨论变量的分类问题。
1.根据作用范围划分
根据作用范围来分，一般将变量分为全局变量和局部变量。从字面上理解很简单，全局变量就是在程序范围之内都有效的变量，而局部变量就是在程序中的部分区域有效的变量。
【实例3-9】从专业的角度来解释，全局变量就是在类的整个范围之内都有效的变量。而局部变量就是在类中某个方法函数或某个子类内有效的变量，下面将从实际程序代码中慢慢地体会。
01 //a,b都是全局变量
02 //c是局部变量
03 public class var
04 {
05 int a=10; //定义全局变量a
06 int b=21; //定义全局变量b
07 public static void main(String[] args)
08 {
09 var v=new var();
10 System.out.println("这个是全局变量a="+ v.a);
11 v.print();
12 }
13 void print()
14 {
15 int c=20; //定义局部变量c
16 System.out.println("这个是局部变量c="+ c);
17 }
18 }
【代码说明】第5～6行定义了两个变量，它们在main()方法外。第15行在print()方法内定义了变量c，第16行在当前方法内输出此变量。
【运行效果】
这个是全局变量a=10 这个是局部变量c=20
【实例3-10】如果在main()方法中同样输出c的值，会出现什么样的结果呢？下面从实际代码段中仔细体会。
01 public class Math1
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 Math1 v=new Math1();
06 System.out.println("这个是局部变量c="+ v.c); //输出全局变量c
07 }
08 void print()
09 {
10 int c=20; //定义局部变量c
11 }
12 }
【运行效果】以上代码在编译时，会出现错误，即找不到变量c。这说明变量c只在方法print()中起作用，在方法外就无法再调用。
【代码说明】从上述代码中可以看出，如果一个变量在类中定义，那么这个变量就是全局变量，例如下面的代码段。
01 public class var
02 {
03 int a=10; //定义全局变量a
04 int b=21; //定义全局变量b
05 }
这里的变量a、b都是全局变量，而在类的方法、函数中定义的变量就是局部变量，例如下面的代码段。
01 public class var
02 {
03 void print()
04 {
05 int c=20; //定义局部变量c
06 }
07 }
这里的变量c就是局部变量。因为它不是在类中直接定义的，而是在类的方法中定义的。
2.根据类型划分
如果根据类型划分，可以将变量分为基本类型变量和对象类型变量，而基本类型变量就是前面说的8种基本数据类型的变量，如整型、浮点型、字符型、布尔型等。
说明
对象类型将在后面的章节中介绍，这里暂时不做具体的说明。
3.根据所属范围划分
如果按所属范围来分，可以将变量分为类变量和成员变量，类变量就是用关键字“static”声明的全局变量，它是属于类的。而成员变量就是不用“static”声明的其他实例变量，它是属于对象本身的。
其实类变量就是在类中直接定义的，并且不随类产生的对象变化而变化。当在一个类中声明了一个类变量时，无论创造出多少个对象，使用对象引用这个变量，都不会发生变化。成员变量就不同了，它随着对象不同而变化。即针对同一个类，新创建一个对象，使用此对象引用这个变量，每次引用的值都不一样。
3.4 变量如何初始化
在C、C++、C#等语言中，都会提到变量的初始化，有关对象类型变量的初始化将在后面的章节详细讲述，这里将把基本类型变量的初始化作为本节的主要内容。
【实例3-11】基本类型变量的初始化工作，就是给变量赋值。为了能够更加清晰地看到变量如何初始化，以及初始化时需要注意的知识点，下面通过实例来演示。
01 //通过不同类型的数据的输出来查看变量如何初始化
02 //所有的变量都是全局变量
03 public class var0
04 {
05 byte x; //定义全局变量x
06 short y; //定义全局变量y
07 int z; //定义全局变量z
08 long a; //定义全局变量a
09 float b; //定义全局变量b
10 double c; //定义全局变量c
11 char d; //定义全局变量d
12 boolean e; //定义全局变量e
13 public static void main(String[] args)
14 {
15 var0 m=new var0(); //创建对象m
16 System.out.println(" 打印数据x="+m.x);
17 System.out.println(" 打印数据y="+m.y);
18 System.out.println(" 打印数据z="+m.z);
19 System.out.println(" 打印数据a="+m.a);
20 System.out.println(" 打印数据b="+m.b);
21 System.out.println(" 打印数据c="+m.c);
22 System.out.println(" 打印数据d="+m.d);
23 System.out.println(" 打印数据e="+m.e);
24 }
25 }
【代码说明】第5～12行定义了8个变量，它们分别对应8种数据类型。我们并没有为其设置初始值，第13～23行直接在控制台输出这些变量，读者可以在下面的运行效果中发现有的变量具备默认值，但有的变量什么也不输出。
【运行效果】
打印数据x=0 打印数据y=0 打印数据z=0 打印数据a=0 打印数据b=0.0 打印数据c=0.0 打印数据d= 打印数据e=false
【实例3-12】从以上例子可以看出，作为全局变量，无须初始化，系统自动给变量赋值。除了字符型数据被赋值为空，布尔型数据被赋值为false，其他一律赋值为0，下面再看一段程序代码。
01 //通过不同类型的数据的输出来查看变量如何初始化
02 //所有的变量都是局部变量
03 public class var1
04 {
05 void printnumber() //定义了一个名为printnumber的方法
06 {
07 byte x; //定义局部变量x
08 short y; //定义局部变量y
09 int z; //定义局部变量z
10 long a; //定义局部变量a
11 float b; //定义局部变量b
12 double c; //定义局部变量c
13 char d; //定义局部变量d
14 boolean e; //定义局部变量e
15 }
16 public static void main(String[] args)
17 {
18 var1 m=new var1(); //创建对象m
19 System.out.println(" 打印数据x="+m.x);
20 System.out.println(" 打印数据y="+m.y);
21 System.out.println(" 打印数据z="+m.z);
22 System.out.println(" 打印数据a="+m.a);
23 System.out.println(" 打印数据b="+m.b);
24 System.out.println(" 打印数据c="+m.c);
25 System.out.println(" 打印数据d="+m.d);
26 System.out.println(" 打印数据e="+m.e);
27 }
28 )
【代码说明】第7～14行定义了8个变量，但其被定义在printnumber()方法中，属于局部变量。第19～26行在没有初始化这些变量的时候，在控制台输出这些变量，其实是不正确的。
【运行效果】这个程序段编译时就会报错，原因是所有局部变量都没有初始化。
从以上两段程序代码得出一个结果：全局变量可以不用进行初始化赋值工作，而局部变量必须要进行初始化赋值工作。
3.5 常量
前两节详细介绍了关于Java语言中变量的定义和初始化功能，通过学习我们了解到变量主要用来存储数值，该数值可以变化，即变量在程序运行期间是可以变化的。从程序开始运行到结束为止，肯定有保持不变的量，它们由谁来存储呢？这就涉及Java语言中的常量。
在Java程序设计中，使用关键字“final”来声明一个常量。常量表示在程序开始运行到结束期间都不变的量。
【实例3-13】例如下面的程序代码。
01 //这里的X是一个常量，由于是不在某个方法内的常量，也可以称为成员常量（作者给它取的名字）
02 public class var2
03 {
04 final int X=20; //定义了一个常量X
05 public static void main(String[] args)
06 {
07 var2 m=new var2();
08 System.out.println(" 打印数据X="+m.X); //输出常量X的值
09 }
10 }
【代码说明】第4行通过关键字final定义了一个常量X。第8行输出这个常量的值。
注意
常量名一般都定义为大写字母。
【运行效果】
打印数据X=20
【实例3-14】如果要声明一个类常量，就需要使用关键字static和final的组合，例如下面的例子。
01 //这里的X是类常量，所以无论是哪个对象的引用，它的值始终不变
02 public class var3
03 {
04 static final int X=20; //定义了一个类常量X
05 public static void main(String[] args)
06 {
07 System.out.println(" 打印数据X="+X); //输出类常量X的值
08 }
09 }
【代码说明】第4行使用关键字static和final的组合，定义了类常量X。第7行在没有实例化对象的情况下，直接在控制台输出X的值。
【运行效果】
打印数据X=20
从上面的例子可以看出，如果这个常量是类常量，那么无须再构造对象，可以直接引用这个常量。前一个例子声明的常量是一般常量，不是类常量，所以一定要构造对象，通过对象来引用这个常量，所以切记类常量和一般常量的区别所在。
3.6 运算符
运算符就是在用变量或常量进行运算时，经常需要用到的运算符号，目前常用的总共有10种：算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符、移位运算符、赋值运算符、三元运算符、逗号运算符、字符串运算符（将在第6章介绍）、转型运算符。下面将会对每种运算符结合实例进行详细的讲解。
3.6.1 算术运算符
在小学阶段就学过“加”、“减”、“乘”、“除”、“余”，其实这也是Java中的算术运算符（也被称为数学运算符）。下面来看一种情况，当一个浮点型数据加上一个整型数据，其结果是什么类型的数据呢？这涉及数字精度问题，在不同类型的数据之间进行运算时，为了使结果更加精确，系统会将结果自动转化为精度更高的数据类型。
【实例3-15】以上所述的定义有点复杂，通过下面的例子进行说明。
01 public class var4
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=10; //这里的a是一个整型数据
06 float b=10f; //这里的b是一个浮点型数据
07 System.out.println("a+b="+(a+b)); //相加后为一个浮点型数据
08 }
09 }
【代码说明】第5行定义了整型变量a。第6行定义了浮点型变量b。第7行在控制台输出两个变量进行“加”运算后的结果。
【运行效果】
a+b=20.0
以上的程序代码中，变量a是整型，变量b是单精度浮点型，运算的结果是单精度浮点型。以上的实例说明了一点：为了保证经过算术运算后结果的数据精度，尽量让结果与运算数据中精度较高的类型相同。这个例子就是让结果与a、b中精度较高的单精度浮点型b变量的数据类型相同，所以结果类型就是单精度浮点数据类型。
如何将结果进行转换？转化有什么规律吗？笔者根据经验总结了以下几点。
□ 当使用运算符把两个操作数结合到一起时，首先会将两个操作数转化成相同类型的数据。
□ 两个操作数中如有一个是double型，那么另一个操作数一定先转化成double型，再进行运算。
□ 两个操作数中如有一个是float型，那么另一个操作数一定先转化成float型，再进行运算。
□ 两个操作数中如有一个是long型，那么另一个操作数一定会先转化成long型，再进行运算。
□ 其他任何两个基本类型数据操作，两个操作数都会自动转化成int型。
明白了数据精度的问题，再回到算术运算符的应用。算术运算符的使用可参考表3-1。
表3-1 算术运算符
说明
表3-1中的++、--运算符的作用说明中的“=”是赋值运算符，把右边的值赋予左边的变量，左边原来的变量值被覆盖。
【实例3-16】下面通过程序段来熟悉这些运算符的用法。
01 //两个整型变量a、b通过算术运算符得出的结果
02 public class data1
03 {
04 public static void main(String[] args)
05 {
06 int a=10; //这里的a是一个整型数据
07 int b=3; //这里的b是一个整型数据
08 System.out.println("a+b="+(a+b));
09 System.out.println("a-b="+(a-b));
10 System.out.println("a＊b="+(a＊b));
11 System.out.println("a/b="+(a/b));
12 System.out.println("a%b="+(a%b));
13 }
14 }
【代码说明】第6～7行先定义两个整型变量。然后通过第8～12行的加、减、乘、除和求余运算，在控制台输出计算结果。
【运行效果】
a+b=13 a-b=7 a＊b=30 a/b=3 a%b=1
下面重点讨论自加和自减运算符的用法，它可以使一个变量自动加1和自动减1，得到的值再赋给这个变量。自加运算符又分为两种：一种是前自加，一种是后自加。
【实例3-17】下面通过一个程序段看看什么是前自加和后自加。
01 public class data2
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=10;
06 System.out.println("a="+(a++)); //输出整型变量a后自加结果
07 }
08 }
【代码说明】上面的程序段介绍了后自加，其意义就是：先把a的值赋给a，然后，将a的值加1，存储到内存空间。于是，a输出的值就是10，而存储在内存中的a的值为11。
【运行效果】
a=10
【实例3-18】下面的程序代码演示了前自加功能。
01 public class data3
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=10;
06 System.out.println("a="+(++a)); //输出整型变量a前自加结果
07 }
08 }
【代码说明】上面的程序段演示了前自加，其意义就是：先让a的值加1，然后再将这个加之后的值赋给a。于是，a的输出值当然就是11。
【运行效果】
a=11
【实例3-19】下面来看一个综合的实例。
01 public class data4
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=10; //这里的a是一个整型数据
06 System.out.println("a="+(a++)); //输出整型变量a后自加结果
07 System.out.println("a="+(++a)); //输出整型变量a前自加结果
08 }
09 }
【代码说明】这个程序段首先将a的值赋值给a，然后再将a加1放到内存中，内存中的值为11，那么第一个打印语句的结果就是a=10，接下来，将内存中a的值加1再赋给a，那么a的值为12。
【运行效果】
a=10 a=12
同样自减运算符也有两种：一种是前自减，一种是后自减。
【实例3-20】先看下面的程序段。
01 public class data5
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=10;
06 System.out.println("a="+(--a)); //输出整型变量a前自减结果
07 }
08 }
【代码说明】这个程序段介绍的是前自减，其意义是：先将a的值减1，然后赋值给a，于是a的结果就是9。
【运行效果】
a=9
【实例3-21】再来看看下面的程序段。
01 public class data6
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=10;
06 System.out.println("a="+(a--)); //输出整型变量a后自减结果
07 }
08 }
【代码说明】这个程序段介绍的是后自减，其意义是：将a的值赋给a后，再将a的值自动减1，于是输出a是10。
【运行效果】
a=10
【实例3-22】下面再看一个综合实例。
01 public class data7
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=10; //这里的a是一个整型数据
06 System.out.println("a="+(a--)); //输出整型变量a后自减结果
07 System.out.println("a="+(--a)); //输出整型变量a前自减结果
08 }
09 }
【代码说明】这个程序段首先将a的值赋值给a，然后再将a减1放到内存中，内存中的值为9。那么第一个打印语句的结果就是a=10。接下来，将内存中a的值减1再赋给a，那么a的值为8。
【运行效果】
a=10 a=8
【实例3-23】在现实的编程中，可能会遇到更加复杂的程序段，下面继续看一个综合实例。
01 public class data8
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=10; //这里的a是一个整型数据
06 System.out.println("a="+(a--)); //输出整型变量a后自减结果
07 System.out.println("a="+(--a)); //输出整型变量a前自减结果
08 System.out.println("a="+(a++)); //输出整型变量a后自加结果
09 System.out.println("a="+(++a)); //输出整型变量a前自加结果
10 }
11 }
【代码说明】首先将a的值赋给a，然后将a自动减1放到内存中，此时内存中值为9，所以第一个打印语句输出的值为10。接着，将内存的值先减1再赋给a，a就为8。随后，将a的值先赋给a，再将a的值加1放到内存中，所以内存中a为9。最后将内存中的值加1再赋给a，a的值为10。
【运行效果】
a=10 a=8 a=8 a=10
为了能方便地记忆自加和自减运算符的用法，总结如下：
□ ++x：因为++在前，所以可以记忆为先加后用。
□ x++：因为++在后，所以可以记忆为先用后加。
□--x：因为--在前，所以可以记忆为先减后用。
□ x--：因为--在后，所以可以记忆为先用后减。
3.6.2 关系运算符
关系运算符就是指两个操作数之间的关系，它包括了“>”、“<”等。算术运算符的结果都是数字，而关系运算符的结果则是布尔型数据，这一点一定要注意。关系运算符的使用可参考表3-2。
表3-2 关系运算符
注意
1）区别关系运算符“= =”和赋值运算符“=”，前者是比较符号左右两边的数据是否相等，而后者是把符号右边的数据赋予左边的变量。
2）“= =”、“！=”可以用于对象的比较，而对象的比较通常不是很简单的通过对象名字比较或对象类型比较，而是有自己的equal()函数，有些情况下两个对象是否相等的函数需要程序员自己编写，这里读者需要知道该知识点，在深入学习了面向对象技术后会有切身的理解。
在实际开发中，经常使用关系运算符来作为判断的条件：如果条件是真，会如何处理；如果条件是假，又该如何处理。
【实例3-24】下面看一个简单的例子，看看关系运算符的输出是什么样子。
01 //关系运算符的应用
02 public class data9
03 {
04 public static void main(String[] args)
05 {
06 int a=10;
07 int b=21;
08 System.out.println("说a>b,对吗？"+(a>b)); //>运算符使用
09 System.out.println("说a>=b,对吗？"+(a>=b)); //>=运算符使用
10 System.out.println("说a<b,对吗？"+(a<b)); //<运算符使用
11 System.out.println("说a<=b,对吗？"+(a<=b)); //<=运算符使用
12 System.out.println("说a==b,对吗？"+(a==b)); //==运算符使用
13 System.out.println("说a!=b,对吗？"+(a!=b)); //!=运算符使用
14 }
15 }
【代码说明】第6～7行首先定义了两个变量a和b。第8～13行通过比较两个变量的大小，来输出关系运算的结果。
【运行效果】
说a>b,对吗？false 说a>=b,对吗？false 说a<b,对吗？true 说a<=b,对吗？true 说a==b,对吗？false 说a!=b,对吗？true
说明
从以上的程序段可以看出，关系运算符的结果是布尔型数据。
3.6.3 逻辑运算符
常用的逻辑运算符有3种：“非”、“和”、“或”。逻辑运算符一般与关系运算符结合起来使用，下面将详细地介绍这3个逻辑运算符。
1.NOT运算符
NOT运算符就是一个否定的意思，因为英文中“NOT”就是“不”的意思，在Java中，NOT用符号“！”表示。
【实例3-25】下面看一个简单的例子。
01 //非逻辑运算符的应用
02 public class data10
03 {
04 public static void main(String[] args)
05 {
06 int a=10;
07 int b=21;
08 System.out.println("说a>b,对吗？"+!(a>b)); //!运算符使用
09 }
10 }
【代码说明】在程序中，“a>b”是假的，即“false”，但是前面有个“!”否定运算符，将“false”变成了“true”。
【运行效果】
说a>b,对吗？true
2.AND运算符
根据英文“AND”的意思，就知道此运算符是“与”的意思。使用它必须要满足AND前后两个条件。AND运算符在Java中用符号“&&”表示。
【实例3-26】下面看一个简单的实例。
01 //与逻辑运算符的应用
02 public class data11
03 {
04 public static void main(String[] args)
05 {
06 int a=10;
07 int b=21;
08 System.out.println("认为既a>b又a<b,对吗？"+((a>b)&&(a<b))); //&&运算符使用
09 }
10 }
【代码说明】“a<b”这个关系运算得出的结果是“true”，而“a>b”这个关系运算得出的结果是“false”。两者用AND这个逻辑运算符连接后，得出的结果是“false”。
【运行效果】
认为既a>b又a<b,对吗？false
为什么会这样呢？下面是AND运算符的原理：两个操作数只要有一个是“false”，那么结果就是“false”，如果两个操作数都是“true”，那么结果才是“true”。
3.OR运算符
根据英文“OR”的意思，就知道此运算符是“或”的意思，使用它只要满足OR前后两个条件中任意一个条件。OR运算符在Java中用符号“||”表示，其原理如下：
两个操作数只要有一个是“true”，那么结果就是“true”，否则结果就是“false”。
【实例3-27】下面看一个简单的例子。
01 public class data12
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=10;
06 int b=21;
07 int c=10;
08 System.out.println("认为既a>b又a<b,对吗？"+((a>=b)||(a==b))); //||运算符使用
09 System.out.println("认为既a>b又a=c,对吗？"+((a<b)||(a==c))); //||运算符使用
10 }
11 }
【代码说明】上面的程序段中，“a>=b”和“a==b”两个操作数的结果都是“false”，所以“或”的结果就是“false”；而“a<b”的结果是“true”，“a==c”的结果是“true”，所以结果就是“true”。
【运行效果】
认为既a>b又a<b,对吗？false 认为既a>b又a=c,对吗？true
逻辑运算符主要用于判断条件，例如后面要讲解的判断语句、循环语句的条件判断等。
表3-3给出了所有逻辑运算符。
表3-3 逻辑运算符
说明
读者或许发现“&&”与“&”，“|”与“||”的计算结果相同，但是二者之间还是有区别的，对于“&&”和“||”只要计算完左边的值可以确定整个表达式的值，则不必再进行计算，但是对于“&”和“|”必须把左右两边的结果都计算完后才可以计算结果值。
3.6.4 位运算符
位运算符主要针对二进制进行运算，它包括了“与”、“非”、“或”、“异或”。从表面上看似乎有点像逻辑运算符，但逻辑运算符是针对两个关系表达式来进行逻辑运算，而位运算符主要针对两个二进制数的位进行运算。下面详细介绍每个位运算符。
1.与运算符
与运算符用符号“&”表示，其使用规律如下：两个操作数中位都为1的情况下，结果才为1，否则结果为0。
【实例3-28】例如下面的程序段。
01 public class data13
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=129;
06 int b=128;
07 System.out.println("a和b与的结果是："+(a&b)); //&运算符使用
08 }
09 }
【代码说明】a的值是129，转换成二进制就是10000001，而b的值是128，转换成二进制就是10000000。根据与运算符的运算规律，只有两个位都是1，结果才是1，可以知道上述结果就是10000000，即128。
【运行效果】
a和b与的结果是：128
2.或运算符
或运算符用符号“|”表示，其运算规律如下：两个位只要有一个为1，那么结果就是1，否则就为0。
【实例3-29】下面看一个简单的例子。
01 public class data14
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=129;
06 int b=128;
07 System.out.println("a和b或的结果是："+(a|b)); //|运算符使用
08 }
09 }
【代码说明】a的值是129，转换成二进制就是10000001，而b的值是128，转换成二进制就是10000000，根据或运算符的运算规律，两个位中有一个是1，结果就是1，可以知道上述结果就是10000001，即129。
【运行效果】
a和b或的结果是：129
3.非运算符
非运算符用符号“～”表示，其运算规律如下：如果位为0，结果是1；如果位为1，结果是0。
【实例3-30】下面看一个简单例子。
01 public class data15
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=2;
06 System.out.println("a非的结果是："+(～a)); //～运算符使用
07 }
08 }
【代码说明】a的值是2，转换成二进制就是0010，因为非运算就是取相反的位值，而且取反是针对二进制的所有位而言，因为二进制中最高位是1表示负数，所以最终转换为十进制就是-3。
注意
本章中所计算的一些二进制，计算方法都没有那么复杂，如int类型占4字节，每个字节是8位，则对于数值2来说，标准的二进制应该是00000000000000000000000000000010，一共是32位。但为了简化说法，我们并不把多余的零写出来。上述二进制进行非运算后是11111111111111111111111111111101。对于计算机基础学得好的读者，可能还会知道负数的二进制，其实是它绝对值的二进制取反再加1。上述非运算后的结果是00000000000000000000000000000011这个二进制取反加1的结果，而这个值转换为十进制就是3，因为最高位是1表示负数，所以结果为-3。如果读者还不明白这些内容，可以参考一些数据结构和汇编语言的专业书籍。
【运行效果】
a非的结果是：-3
4.异或运算符
异或运算符是用符号“^”表示的，其运算规律是：两个操作数的位中，相同则结果为0，不同则结果为1。
【实例3-31】下面看一个简单的例子。
01 public class data16
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=15;
06 int b=2;
07 System.out.println("a与 b异或的结果是："+(a^b)); //^运算符使用
08 }
09 }
【代码说明】a的值是15，转换成二进制为1111，而b的值是2，转换成二进制为0010，根据异或的运算规律，可以得出其结果为1101，即13。
【运行效果】
a与 b异或的结果是：13
3.6.5 移位运算符
移位运算符也是针对二进制的“位”，它主要包括：左移运算符（<<）、右移运算符（>>）、无符号右移运算符（>>>）。
1.左移运算符
左移运算符用“<<”表示，是将运算符左边的对象向左移动运算符右边指定的位数，并且在低位补0。其实，向左移n位，就相当于乘上2的n次方。
【实例3-32】例如下面的例子。
01 public class data17
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=2;
06 int b=2;
07 System.out.println("a移位的结果是："+(a<<b)); //<<运算符使用
08 }
09 }
【代码说明】首先从本质上分析，2的二进制是00000010，它向左移动2位，就变成了00001000，即8。如果从另一个角度来分析，它向左移动2位，其实就是乘上2的2次方，结果还是8。
【运行效果】
a移位的结果是：8
2.带符号右移运算符
带符号右移运算符用符号“>>”表示，是将运算符左边的运算对象向右移动运算符右边指定的位数。如果是正数，在高位补0，如果是负数，则在高位补1。
【实例3-33】先看下面一个简单的例子。
01 public class data19
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=16;
06 int c=-16;
07 int b=2;
08 int d=2;
09 System.out.println("a的移位结果："+(a>>b)); //>>运算符使用
10 System.out.println("c的移位结果："+(c>>d)); //>>运算符使用
11 }
12 }
【代码说明】a的值是16，转换成二进制是00010000，让它右移两位就变成00000100，即4。c的值是-16，转换成二进制是11101111，让它右移一位是11111011，即-4。
【运行效果】
a的移位结果：4 c的移位结果：-4
3.无符号右移运算符
无符号右移运算符用符号“>>>”表示，是将运算符左边的对象向右移动运算符右边指定的位数，并且在高位补0。其实右移n位，就相当于除上2的n次方。
【实例3-34】来看下面的例子。
01 public class data18
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=16;
06 int b=2;
07 System.out.println("a移位的结果是："+(a>>>b)); //>>>运算符使用
08 }
09 }
【代码说明】从本质上来分析，16的二进制是00010000，它向右移动2位，就变成了00000100，即4。如果从另一个角度来分析，它向右移动2位，其实就是除以2的2次方，结果还是4。
【运行效果】
a移位的结果是：4
现在再来总结一下移位运算符的运算规则：首先把运算对象转化成二进制位，如把20转换为二进制则表达为00010100。
1）左移运算规则：把数据对象的二进制位依次左移n位，右边空出的位置补0，如20<<2 ，计算结果为01010000，十进制值为80。
2）无符号右移运算规则：把数据对象的二进制位依次向右移动n位左边空出的位置补0，如20>>>2，计算结果为00000101，十进制为5。
3）带符号右移运算规则：把数据对象的二进制位依次右移n位，移出的数补到左边。如20>>2，计算结果为00000101，十进制为5。这里恰巧和无符号右移运算结果相同。再举例如15>>2，15的二进制位表达为00001111，15>>2的计算结果为11000011，十进制为195；而15>>>2的计算结果为00000011，十进制为3 。显然带符号右移与无符号右移有明显区别。
注意
如果读者仔细分析可以看出左移n位运算相当于把十进制数乘以2的n次方，无符号右移n位运算相当于把十进制数除以2的n次方。如前面计算规则中的例子，20<<2 = 20×22 = 80，20>>>2 = 20/22= 5。
表3-4描述了移位运算符的用法。
表3-4 移位运算符
3.6.6 赋值运算符
赋值就是将数值赋给变量，而赋值运算符就充当了这个赋值的任务，其实最简单的赋值运算符就是“=”。
当然除了“=”外，还有很多其他赋值运算符，有“+=”、“-=”、“*=”、“/=”、“%=”、“>>=”、“>>>=”、“<<=”、“&=”、“|=”、“^=”。
【实例3-35】下面给出一个简单的例子。
01 public class data20
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=5;
06 int b=2;
07 System.out.println("a+=b的值："+(a+=b)); //+=运算符使用
08 System.out.println("a-=b的值："+(a-=b)); //-=运算符使用
09 System.out.println("a*=b的值："+(a*=b)); //＊=运算符使用
10 System.out.println("a/=b的值："+(a/=b)); ///=运算符使用
11 System.out.println("a%=b的值："+(a%=b)); //%=运算符使用
12 System.out.println("a>>=b的值："+(a>>=b)); //>>=运算符使用
13 System.out.println("a>>>=b的值："+(a>>>=b)); //>>>=运算符使用
14 System.out.println("a<<=b的值："+(a<<=b)); //<<=运算符使用
15 System.out.println("a&=b的值："+(a&=b)); //&=运算符使用
16 System.out.println("a|=b的值："+(a|=b)); //|=运算符使用
17 System.out.println("a^=b的值："+(a^=b)); //^=运算符使用
18 }
19 }
【代码说明】第7行的“a+=b”就是a=a+b。第8行的“a-=b”就是a=a-b。第17行的“a^=b”就是a=a^b。
【运行效果】
a+=b的值：7 a-=b的值：5 a＊=b的值：10 a/=b的值：5 a%=b的值：1 a>>=b的值：0 a>>>=b的值：0 a<<=b的值：0 a&=b的值：0 a|=b的值：2 a^=b的值：0
3.6.7 三元运算符
三元运算符一般用得很少，因为它在程序段中的可读性很差，所以不建议经常使用三元运算符，但 很少使用并不代表不使用，所以还是要掌握它的用法。三元运算符的表达形式如下：
布尔表达式？值0:值1
它的运算过程是：如果布尔表达式的结果是true，就返回值0；如果布尔表达式的结果是false，就返回值1。
【实例3-36】例如下面的程序段。
01 public class data21
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int a=10;
06 int b=20;
07 System.out.println("此三元运算式结果是："+((a>b)?'A':'B')); //三元运算符应用
08 }
09 }
【代码说明】因为“a”小于“b”，所以“a>b”这个关系运算符的结果是“false”，既然是“false”，那么选择值1，即这个三元运算符的结果是“B”。
【运行效果】
此三元运算式结果是：B
3.6.8 逗号运算符
在Java程序设计中，逗号运算符一般是用来将几个数值彼此分开，例如数组中的每个元素都是使用逗号与其他元素分开的。这个运算符太简单了，这里不再给出实例。
3.6.9 转型运算符
转型运算符的用处是将一种类型的对象或数据，经过强制转换而转变为另一种类型的数据。它的格式是在需要转型的数据前加上“()”，然后在括号内加入需要转化的数据类型。
【实例3-37】有的数据经过转型运算后，精度会丢失，而有的会更加精确，下面的例子可以说明这个问题。
01 public class data22
02 {
03 public static void main(String[] args)
04 {
05 int x;
06 double y;
07 x=(int)34.56+(int)11.2; //强制转换
08 y=(double)x+(double)11; //强制转换
09 System.out.println("x="+x);
10 System.out.println("y="+y);
11 }
12 }
【代码说明】第7行中，由于在34.56前有一个int的强制类型转化，所以34.56就变成了34。同样，11.2就变成了11，所以x的结果就是45。第8行中，在x前有一个double类型的强制转换，所以x的值变为45.0，而数值11也被强制转换成double类型，所以也变成11.0，所以最后y的值变为56.0。
【运行效果】
x=45 y=56.0
3.6.10 运算符的优先级别
当多个运算符出现在一个表达式中，谁先谁后呢？这就涉及运算符的优先级别。在一个多运算符的表达式中，运算符优先级不同会导致最后的结果差别甚大，例如(1+3)+(3+2)*2，这个表达式如果按加号最优先计算，答案就是18，如果按照乘号最优先计算，答案则是14。
下面将详细介绍在Java程序设计中，各个运算符的优先级别，如表3-5所示。
如表3-5 运算符的优先级别
3.7 常见疑难解答
3.7.1 如何将十进制转换成二进制
如何将十进制转换成二进制？作者有一个方法就是先熟练记忆2的n次方的结果，一般来说记到2的7次方就可以了。
下面将举例讲解这个方法：首先记住20=1、21=2、22=4、23=8、24=16、25=32、26=64、27=128。现在要把十进制155转换成二进制，因为155是大于128的，所以第8位上肯定是1。用155-128=27，因为27是大于16小于32的，所以第7位、第6位都为0，而第5位就是1。再用27-16=11，11大于8，所以第4位是1。再用11-8=3，3小于4，所以第3位为0。由于3大于2，所以第2位为1，而3-2=1正好等于第1位，所以第1位为1，综合起来就是：10011011。
3.7.2 转型运算符会引起精度问题，为什么还要使用它
其实不仅基本类型数据会使用转型运算符，对象类型的数据也要使用转型运算符。在使用基本数据转型时，一般都要从低精度往高精度转，但是在某些特定的情况下，或者说在用户特殊要求下，会从高精度转向低精度。例如有的数字希望能够去掉小数位，那么就只能从高精度往低精度转型。
3.8 小结
本章是Java程序设计的基础，程序中的数据离不开变量和常量，而程序的运算离不开这些数据类型和运算符。本章给出了37个小实例，主要是希望读者能自己动手多加练习，并找到一些运算的技巧和原理。
3.9 习题
一、填空题
1.整型主要有4种：__________、__________、__________和__________。
2.Java中的数据类型包括__________ 和__________两种。
3.Java语句的结束符号是__________。
4.在Java程序设计中，使用关键字__________来声明一个常量，常量表示在程序开始运行到结束期间都不变的量。
二、上机实践
1.创建一个实现输出数值的各位值的类，即定义一个整型变量，然后通过算术运算符输出该变量每位的值。
【提示】关键代码如下：
int num = 8461;
int gewei = num % 10;
int shiwei = num / 10 % 10;
int baiwei = num / 100 % 10;
int qianwei = num / 1000;
2.创建一个实现大小写字母转换的类，即定义一个字符变量，然后通过算术运算符输出该变量转换后的字母。
【提示】关键代码如下：
char a = 'a';
char b = (char)(a-32);