引言

Java的整數(shù)運(yùn)算遵循四則運(yùn)算規(guī)則，可以使用任意嵌套的小括號。四則運(yùn)算規(guī)則和初等數(shù)學(xué)一致。例如：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int i=(100+200)*(99-88);//3300
        int n=7*(5+(i-9));//23072
        System.out.println(i);
        System.out.println(n);
    }
}

輸出

3300
23072

整數(shù)運(yùn)算的數(shù)值不但是精確的，而且整數(shù)運(yùn)算永遠(yuǎn)是精確的，即使是出發(fā)，因?yàn)閮蓚€整數(shù)相除只得到結(jié)果的整數(shù)部分，不進(jìn)行四舍五入

int x=11/3;

求余運(yùn)算

int x=11%3;

整數(shù)除法對于被除數(shù)為0運(yùn)行時報錯，但編譯時不報錯

溢出

整數(shù)由于存在范圍限制，如果計(jì)算結(jié)果超出了范圍，就會產(chǎn)生溢出，而溢出不會報錯而會得到一個奇怪的結(jié)果。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int x=2147483640;
        int y=15;
        int sum=x+y;
        System.out.println(sum);
    }
}

運(yùn)行結(jié)果

-2147483641

要解釋上述結(jié)果，我們把整數(shù)2147483640和15換成二進(jìn)制做加法

0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000

+ 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111

1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111

由于最高位計(jì)算結(jié)果為1，因此加法結(jié)果變成了一個負(fù)數(shù)

要解決上面的文件，可以把int換成long類型，由于long可表示的整型范圍更大，所以結(jié)果不會溢出

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        long x=2147483640;
        long y=15;
        long sum=x+y;
        System.out.println(sum);
    }
}

還有一種簡寫的運(yùn)算符，即+=，-=，*=，/=,使用方法如下

n+=100; //相當(dāng)于n=n+100
n-=100;//相當(dāng)于n=n-100

自增/自減

Java還提供了++運(yùn)算和--運(yùn)算，它們可以對一個整數(shù)進(jìn)行加1和減1的操作：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int n=100;
        n++;
        System.out.println(n);
        n--;
        System.out.println(n);
    }
}

注意++寫在前面和后面計(jì)算結(jié)果是不同的，++n表示先加1再引用n，n++表示先引用n再加1。不建議把++運(yùn)算混入到常規(guī)運(yùn)算中，容易自己把自己搞懵了。

移位運(yùn)算

在計(jì)算機(jī)中，整數(shù)總是以二進(jìn)制的形式表示。例如，int類型的整數(shù)7使用4字節(jié)表示的二進(jìn)制如下：

00000000 00000000 00000000 00000111

可以對整數(shù)進(jìn)行移位運(yùn)算。對整數(shù)7左移1位將得到整數(shù)14，左移2位將得到整數(shù)28

int n = 7;       // 00000000 00000000 00000000 00000111 = 7
int a = n << 1;  // 00000000 00000000 00000000 00001110 = 14
int b = n << 2;  // 00000000 00000000 00000000 00011100 = 28
int c = n << 28; // 01110000 00000000 00000000 00000000 = 1879048192
int d = n << 29; // 11100000 00000000 00000000 00000000 = -536870912

左移29位時，由于最高位變成了1，因此結(jié)果變成了負(fù)數(shù)

類似地對證書7進(jìn)行右移結(jié)果如下

int n = 7;       // 00000000 00000000 00000000 00000111 = 7
int a = n >> 1;  // 00000000 00000000 00000000 00000011 = 3
int b = n >> 2;  // 00000000 00000000 00000000 00000001 = 1
int c = n >> 3;  // 00000000 00000000 00000000 00000000 = 0

如果對一個負(fù)數(shù)進(jìn)行右移，最高位1不動，結(jié)果仍然是一個負(fù)數(shù)

int n = -536870912;
int a = n >> 1;  // 11110000 00000000 00000000 00000000 = -268435456
int b = n >> 2;  // 10111000 00000000 00000000 00000000 = -134217728
int c = n >> 28; // 11111111 11111111 11111111 11111110 = -2

還有一種不帶符號的右移運(yùn)算，使用>>>，它的特點(diǎn)是符號位跟著動，因此，對一個負(fù)數(shù)進(jìn)行>>>右移，它會變成正數(shù)，原因是最高位的1變成了0：

int n = -536870912;
int a = n >>> 1;  // 01110000 00000000 00000000 00000000 = 1879048192
int b = n >>> 2;  // 00111000 00000000 00000000 00000000 = 939524096
int c = n >>> 29; // 00000000 00000000 00000000 00000111 = 7
int d = n >>> 31; // 00000000 00000000 00000000 00000001 = 1

對byte和short類型進(jìn)行位移時，會首先轉(zhuǎn)換為int再進(jìn)行位移

左移實(shí)際上就是不斷地*2，右移實(shí)際上就是不斷地/2

位運(yùn)算

位運(yùn)算是按位進(jìn)行與，或，非和異或的運(yùn)算。

與運(yùn)算的規(guī)則是，必須兩個數(shù)同時為1，結(jié)果才為1

n=0 & 0;//0
n=0 & 1;//0
n=1 & 0;//0
n=1 & 1;//1

或運(yùn)算的規(guī)則是，只要任意一個為1,結(jié)果就為1

n = 0 | 0; // 0
n = 0 | 1; // 1
n = 1 | 0; // 1
n = 1 | 1; // 1

非運(yùn)算的規(guī)則是，0和1呼喚

n = ~0; // 1
n = ~1; // 0

異或運(yùn)算的規(guī)則是，如果兩個數(shù)不同，結(jié)果為1，否則為0

n = 0 ^ 0; // 0
n = 0 ^ 1; // 1
n = 1 ^ 0; // 1
n = 1 ^ 1; // 0

對于兩個整數(shù)的運(yùn)算，實(shí)際上就是按位對齊，然后依次對每一位進(jìn)行運(yùn)算。例如

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 167776589;
        int n = 167776512;
        System.out.println(i&n);
    }
}

運(yùn)行結(jié)果

167776512

上述按位與運(yùn)算實(shí)際上可以看作兩個整數(shù)表示的IP地址10.0.17.77和10.0.17.0，通過與運(yùn)算，可以快速判斷一個IP是否在給定的網(wǎng)段內(nèi)。

運(yùn)算優(yōu)先級

在Java的計(jì)算表達(dá)式中，運(yùn)算優(yōu)先級從高到低依次是：

• ()
• ! ~ ++ --
• * / %
• + -
• << >> >>>
• &
• |
• += -= *= /=

記不住也沒關(guān)系，只需要加括號就可以保證運(yùn)算的優(yōu)先級正確。

類型的自動提升與強(qiáng)制轉(zhuǎn)型

在運(yùn)算過程中，如果參與運(yùn)算的兩個數(shù)類型不一致，那么計(jì)算結(jié)果為較大類型的整型。例如，short和int計(jì)算，結(jié)果總是int，原因是short首先自動被轉(zhuǎn)型為int：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        short s = 1234;
        int i = 123456;
        int x = s + i; //s自動轉(zhuǎn)換為int
        short y = s + i;//編譯錯誤
    }
}

也可以將結(jié)果強(qiáng)制轉(zhuǎn)型，即將大范圍的整數(shù)轉(zhuǎn)型為小范圍的整數(shù)。強(qiáng)制轉(zhuǎn)型使用(類型)，例如，將int強(qiáng)制轉(zhuǎn)型為short：

int i=12345；
short s = (short) i;//12345

超出范圍的強(qiáng)制轉(zhuǎn)型會得到錯誤的結(jié)果，原因是轉(zhuǎn)型時，int的兩個高位直接直接被扔掉，僅保留了低位的兩個字節(jié)。

舉例說明

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int i1 = 1234567;
        short s1 = (short) i1; // -10617
        System.out.println(s1);
        int i2 = 12345678;
        short s2 = (short) i2; // 24910
        System.out.println(s2);
    }
}

結(jié)果

-10617
24910

為什么結(jié)果是-10617和24910呢

首先把1234567轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制并且使用8位分割成4份

00000000 00010010 11010110 10000111?

強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成short類型或高位被拋棄留下低位兩個字節(jié)

11010110 10000111

最高位為1是負(fù)數(shù)，負(fù)數(shù)是以補(bǔ)碼的形式存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)需要轉(zhuǎn)換成原碼

原碼等于補(bǔ)碼-1后除符號位取反

補(bǔ)碼-1結(jié)果

11010110 10000110

除符號位取反得到原碼

10101001 01111001

最高位為1所以是負(fù)數(shù)101001 01111001即-10617

同理計(jì)算12345678去掉高兩位后剩下的最高位為0是正數(shù)則補(bǔ)碼和原碼是一樣的

練習(xí)

計(jì)算自然數(shù)之和

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int n=100;
        int sum=0;
        for(int i=1;i<=n;i++) {
            sum=sum+i;
        }
        System.out.println(sum);
    }
}

小結(jié)

整數(shù)運(yùn)算的結(jié)果永遠(yuǎn)都是精確的

運(yùn)算結(jié)果會自動提升

可以強(qiáng)制轉(zhuǎn)型，但超出范圍的強(qiáng)制轉(zhuǎn)型會得到錯誤的結(jié)果

應(yīng)該選擇合適范圍的整型（int或long），沒有必要為了節(jié)省內(nèi)存而使用byte和short進(jìn)行整數(shù)運(yùn)算。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于Java基礎(chǔ)教程之整數(shù)運(yùn)算的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java整數(shù)運(yùn)算內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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