Java基础系列（2）- 变量与运算符

Z时代
2024-01-10
分类：综合

java

一、关键字

定义：被Java语言赋予了特殊含义，用做专门用途的字符串（单词）

特点：关键字中所有字母都为小写

二、保留字

定义：现有Java版本尚未使用，但以后版本可能会走位关键字使用。自己命名标识符时要避免使用这些保留字

goto、const

三、标识符

定义：Java对各种变量、方法和类等要素命名时使用的字符序列称为标识符（凡是自己可以起名字的地方都叫标识符）

比如：类名、变量名、方法名、接口名、包名

3.1 定义合法标识符规则

由26个英文字母大小写，0-9，_或$组成

数字不可以开头

不可以使用关键字和保留字，但能包含关键字和保留字

Java中严格区分大小写，长度无限制

标识符不能包含空格

3.2 Java中的名称命名规范

包名：多单词组成时所有字母都小写：xxxyyyzzz

类名、接口名：多单词组成时，所有单词的首字母大写：XxxYyyZzz

变量名、方法名：多单词组成时，第一个单词首字母小写，第二个单词开始每个单词首字母大写;xxxYyyZzz

常量名：所有字母都大写。多单词时每个单词都用下划线连接：XXX_YYY_ZZZ

不符合规范，编译也可通过，也可以正常运行。

四、变量

变量是程序中最基本的存储单元。包含变量类型、变量名、存储的值

变量必须先声明，后使用

变量都定义在其作用域内。在作用域内，它是有效地。换句话说，除了作用域，就失效了

同一个作用域内，不可以声明两个同名的变量

4.1 变量的分类 - 按数据类型

4.2 整数类型：byte、short、int、long

Java各整数类型有固定的表数范围和字段长度，不受具体OS的影响，以保证java程序的可移植性。

java的整型常量默认为 int 型，声明long型常量须后加‘l’或‘L’ 。不加的话自动默认为int

java程序中变量通常声明为int型，除非不足以表示较大的数，才使用long

byte范围 -128 ~ 127

类型	占用存储空间	表数范围
byte	1字节=8bit位	-128~127
short	2字节	-2¹⁵~2¹⁵-1
int	4字节	-2³¹~2³¹-1(约21亿)
long	8字节	-2⁶³~2⁶³-1

public class VariableTest {
    public static void main(String[] args) {
        int number1;
        number1 = 10;
        int number2;
        number2 = 20;
        int number3;
        number3 = number1 + number2;
        System.out.println("Number3 = " + number3);
        int number4 = 50;
        int number5 = number4 - number3;
        System.out.println("Number5 = " + number5);
        long number6 = 324234L;
        System.out.println("Number6 = " + number6);
    }
}

4.3 浮点类型：float、double

与整数类型类似，Java 浮点类型也有固定的表数范围和字段长度，不受具体操作系统的影响。

浮点型常量有两种表示形式：
- 十进制数形式：如：5.12 512.0f .512 (必须有小数点）
- 科学计数法形式:如：5.12e2 512E2 100E-2

float:单精度，尾数可以精确到7位有效数字。很多情况下，精度很难满足需求。

double:双精度，精度是float的两倍。通常采用此类型。

Java 的浮点型常量默认为double型，声明float型常量，须后加'f'或'F'。

类型	占用存储空间	表数范围
单精度float	4字节	-3.403E38~3.403E38
双精度double	8字节	-1.798E308~1.798E308

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        double d1 = 123.3;
        System.out.println(d1 + 1);
        float f1 = 12.3F;
        System.out.println(f1);
    }
}

4.4 字符类型：char

char 型数据用来表示通常意义上“字符”(2字节)

Java中的所有字符都使用Unicode编码，故一个字符可以存储一个字母，一个汉字，或其他书面语的一个字符。

字符型变量的三种表现形式：
- 字符常量是用单引号(‘ ’)括起来的单个字符。例如：char c1 = 'a'; char c2 = '中'; char c3 = '9';
- 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。例如：char c3 = ‘\n’; '\n'表示换行符
- 直接使用 Unicode 值来表示字符型常量：‘\uXXXX’。其中，XXXX代表一个十六进制整数。如：\u000a 表示 \n。

char类型是可以进行运算的。因为它都对应有Unicode码。

4.5 布尔型;boolean

boolean类型数据只允许取值true和false，无null。

常常在条件判断、循环结构中使用

4.6 自动类型转换

自动类型转换：容量小的类型自动转换为容量大的数据类型。数据类型按容量大小排序为：

（这里的容量大小指的是，表示数的范围的大和小。比如：float 容量要大于long的容量）

有多种类型的数据混合运算时，系统首先自动将所有数据转换成容量最大的那种数据类型，然后再进行计算。

byte,short,char之间不会相互转换，他们三者在计算时首先转换为int类型。

boolean类型不能与其它数据类型运算。

当把任何基本数据类型的值和字符串(String)进行连接运算时(+)，基本数据类型的值将自动转化为字符串(String)类型。

对于整型常量（比如数字 1），默认类型为int型。对于浮点型常量（比如1.1），默认类型为double型。

class HelloWorld{
    public static void main(String[] args){
        byte b = 12;
        float f1 = b + 12.3;
    }
}
>>>
会报错，因为整型默认为int型，浮点型默认为 double。这里 float接收的时候，b已经被转换为了double

4.7 强制类型转换

自动类型转换的逆过程，将容量大的数据类型转换为容量小的数据类型。但可能造成精度降低或溢出，格外要注意

通常字符串不能直接转换为基本类型，但通过基本类型对应的包装类则可以实现把字符串转换成基本类型。

boolean类型不可以转换为其它的数据类型。

String a = “43”; int i = Integer.parseInt(a);

强制转换

class HelloWorld{
    public static void main(String[] args){
        double d1 = 12.2;
        int i1 = (int)d1;
        System.out.println(i1);
    }
}
>>>
12

4.8 字符串类型：String

String不是基本数据类型，属于引用数据类型

使用方式与基本数据类型一致。例如：String str = “abcd”; 跟python不一样，一定要是双引号，单引号是char型`

一个字符串可以串接另一个字符串，也可以和8种基本数据类型变量做运算，且运算只能是连接运算。

运算结果仍然是 String类型

例如：

int number = 1001;
String numberStr = "学号";
String info = numberStr + number;
boolean b1 = true;
String info1 = info + b1;
System.out.println(info1)

练习一

char c = 'a'; //97   A:65
int num =10;
String str = "hello";
System.out.println(c + num + str);    //107hello
System.out.println(c + str + num);    //ahello10
System.out.println(c + (num + str));  //a10hello
System.out.println((c + num) + str);  //107hello
System.out.println(str + num + c);    //hello10a

练习二

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("*    *");   
        System.out.println('*' + '\t' + '*');      //这里是char型
        System.out.println('*' + "\t" + '*');
        System.out.println('*' + "\t" + "*");
        System.out.println('*' + ('\t' + "*"));
    }
}
>>>
*    *
93
*       *
*       *
*       *

练习3

String str1 = 4; //判断对错：java: 不兼容的类型: int无法转换为java.lang.String
String str2 = 3.5f + ""; //判断str2对错：yes
System.out.println(str2); //输出：”3.5”
System.out .println(3+4+"Hello!"); //输出：7Hello!
System.out.println("Hello!"+3+4); //输出：Hello!34
System.out.println('a'+1+"Hello!"); //输出：98Hello!
System.out.println("Hello"+'a'+1); //输出：Helloa1

练习4

1）short s = 5;
s = s-2; //判断：no
2） byte b = 3;
b = b + 4; //判断：no
b = (byte)(b+4); //判断：yes
3）char c = ‘a’;
int i = 5;
float d = .314F;
double result = c+i+d; //判断：yes
4） byte b = 5;
short s = 3;
short t = s + b; //判断：no

4.9 进制

所有数字在计算机底层都以二进制形式存在。

对于整数，有四种表示方式：

二进制(binary)：0,1 ，满2进1.以0b或0B开头。

十进制(decimal)：0-9 ，满10进1。

八进制(octal)：0-7 ，满8进1. 以数字0开头表示。

十六进制(hex)：0-9及A-F，满16进1. 以0x或0X开头表示。此处的A-F不区分大小写。

如：0x21AF +1= 0X21B0

Java整数常量默认是int类型，当用二进制定义整数时，其第32位是符号位；当是long类型时，二进制默认占64位，第64位是符号位

二进制的整数有如下三种形式：
- 原码：直接将一个数值换成二进制数。最高位是符号位 (0：正数，1：负数)
- 负数的反码：是对原码按位取反，只是最高位（符号位）确定为1。
- 负数的补码：其反码加1。

计算机以二进制补码的形式保存所有的整数。
- 正数的原码、反码、补码都相同
- 负数的补码是其反码+1

五、运算符

5.1 算术运算符

如果对负数取模，可以把模数负号忽略不记，如：5%-2=1。但被模数是负数则不可忽略。此外，取模运算的结果不一定总是整数。

对于除号“/”，它的整数除和小数除是有区别的：整数之间做除法时，只保留整数部分而舍弃小数部分。

“+”除字符串相加功能外，还能把非字符串转换成字符串.例如： System.out.println(“5+5=”+5+5);

自增不会改变本身变量的数据类型

short s1 = 10;
s1++; //不会变成int，还是short类型

超过界限

byte bb1 = 127
bb1++;
>>>
结果是 -128

5.2 赋值运算符

符号：=
- 当“=”两侧数据类型不一致时，可以使用自动类型转换或使用强制类型转换原则进行处理。
- 支持连续赋值。

扩展赋值运算符： +=, -=, *=, /=, %=

思考1：

short s = 3; 
s = s+2; //编译失败
s += 2;  //编译成功，不会改变变量本身的数据类型

思考2：

int i = 1;
i *= 0.1;   //0
System.out.println(i);
i++;        //1
System.out.println(i);

思考3：

int m = 2;
int n = 3;
n *= m++;  
System.out.println("m=" + m);  //3
System.out.println("n=" + n);  //6

思考4：

int n = 10;
n += (n++) + (++n);   //n = n + (n++) + (++n)
System.out.println(n);  //32

5.3 比较运算符

比较运算符的结果都是boolean型，也就是要么是true，要么是false。

比较运算符==不能误写成= 。

boolean b1 = false;
//区分好==和=的区别。
if(b1==true)    // 如果这里写成 = ，则永远为 true
	System.out.println("结果为真");
else
	System.out.println("结果为假");

5.4 逻辑运算符

& — 逻辑与

| — 逻辑或

！— 逻辑非

&& — 短路与

|| — 短路或

^ — 逻辑异或

逻辑运算符用于连接布尔型表达式，在Java中不可以写成3<x<6，应该写成x>3 & x<6 。

“&”和“&&”的区别：
- 单&时，左边无论真假，右边都进行运算；
- 双&时，如果左边为真，右边参与运算，如果左边为假，那么右边不参与运算。

“|”和“||”的区别同理，||表示：当左边为真，右边不参与运算。

异或( ^ )与或( | )的不同之处是：当左右都为true时，结果为false。
理解：异或，追求的是“异”!

练习题

int x = 1;
int y=1;
if(x++==2 & ++y==2){
	x =7;
}
System.out.println("x="+x+",y="+y);
int x = 1,y = 1;
if(x++==2 && ++y==2){
	x =7;
}
System.out.println("x="+x+",y="+y);
int x = 1,y = 1;
if(x++==1 | ++y==1){
	x =7;
}
System.out.println("x="+x+",y="+y);
int x = 1,y = 1;
if(x++==1 || ++y==1){
	x =7;
}
System.out.println("x="+x+",y="+y);

练习2：

class Test {
    public static void main (String [] args) {
        boolean x=true;
        boolean y=false;
        short z=42;
        //if(y == true)
        if((z++==42)&&(y=true))z++;
        if((x=false) || (++z==45)) z++;
        System. out.println("z="+z);
    }
}
>>>
z=46

5.5 位运算符

位运算是直接对整数的二进制进行的运算

一个面试题，要对换两个变量

//方式一：定义临时变量的方式
//推荐的方式
int temp = num1;
num1 = num2;
num2 = temp;
//方式二：好处，不用定义临时变量
//弊端：1、相加操作可能超出存储范围 2、有局限性，只能使用于数值类型
num1 = num1 + num2;
num2 = num1 - num2;
num1 = num1 - num2;
//方式三：使用位运算符
num1 = num1 ^ num2;
num2 = num1 ^ num2;
num1 = num1 ^ num2;