java基础(3):变量、运算符

1. 变量

1.1 变量概述

前面我们已经学习了常量，接下来我们要学习变量。在Java中变量的应用比常量的应用要多很多。所以变量也是尤为重要的知识点！

什么是变量？变量是一个内存中的小盒子（小容器），容器是什么？生活中也有很多容器，例如水杯是容器，用来装载水；你家里的大衣柜是容器，用来装载衣裤；饭盒是容器，用来装载饭菜。那么变量是装载什么的呢？答案是数据！结论：变量是内存中装载数据的小盒子，你只能用它来存数据和取数据。

1.2 计算机存储单元

变量是内存中的小容器，用来存储数据。那么计算机内存是怎么存储数据的呢？无论是内存还是硬盘，计算机存储设备的最小信息单元叫“位（bit）”，我们又称之为“比特位”，通常用小写的字母b表示。而计算机最小的存储单元叫“字节（byte）”，通常用大写字母B表示，字节是由连续的8个位组成。

当程序需要使用存储空间时，操作系统最小会分派给程序1个字节，而不是1个位。你可能会说，如果程序只需要1个位的空间，系统分派不能只分派1个位吗？答案是不能！这就像你只需要1支烟，你到商店去买烟，商店分派的最小单元是1盒（20支），他不可能卖给你1支烟。

你可能会想，1个字节（8位）可以存储很大的数值了，1位最大是9那么8位最大值为99999999。你错了，因为计算机是采用二进行存储的，而不是我们生活中常用的十进制。所以1个字节存储的最大数据是11111111的二进制数。

除了字节外还有一些常用的存储单位，大家可能比较熟悉，我们一起来看看：

1B（字节） = 8bit

1KB = 1024B

1MB = 1024KB

1GB = 1024MB

1TB = 1024GB

1PB = 1024TB

1.3 基本类型之4类8种

大衣柜不能用来装载水，水杯也不能用来装载衣裤。这说明不同的容器装载不同的物品。变量也是如此，在创建变量时需要指定变量的数据类型，例如整型变量、浮点型变量等等。结论：变量必须要有明确的类型，什么类型的变量装载什么类型的数据。

水杯是用来装水的，那么水杯能装多少水呢？一吨？我们知道水杯在创建时不只确定了要装载的是水（数据类型），而且还确定了能装多少水（数据类型的具体种类）。变量也是如此，需要指定变量能装载什么类型的数据，同时也要指定变量能装载多大的数据。

Java中基本类型一共4类，把这4类展开后共8种基本类型。我们今后编写程序时使用的是这8种基本类型而不是4类，这8种基本类型指定了范围。

1.4 常量与类型

前面我们说过100是整数常量，但它是byte、short、int、long中的哪一种呢？下面我们来聊聊这一常量类型的问题。

整数常量可以根据所在范围来确定类型，例如100在-128~127之间，所以他是byte类型；500在-32768~32767之间，所以它是short类型；100000在-2147483648~2147483648之间，所以它是int类型。java中默认的整数类型是int类型

你可能会认为12345678901在-2⁶³~2⁶³-1之间，所以它是long类型。注意了，这是错误的！！！在Java中整数常量如果不在-2147483648~2147483648之间就必须添加“L”后缀（小写的也可以，但建议使用大写），在-2147483648~2147483648之间的也可以添加“L”后缀。也就是说12345678901不在-2147483648~2147483648之间，所以它在Java中是错误的常量，你必须这样写：12345678901L，这才是正确的常量。所以添加了“L”后缀的整数常量都是long类型的，例如：100L、12345678901L都是long类型的常量。

浮点类型的常量也可使用后缀，在Java中所有没有后缀以及使用“D”后缀（小写也可以，但建议使用大写）的小数都是double类型；float类型常量必须添加“F”后缀（小写也可以，但建议使用大写）java中默认的浮点类型是double类型

3.14没有后缀，所以它是double类型；

5.28D为double类型；

1.26F为float类型。

1.5 定义变量（创建变量）

定义变量的语法格式：

数据类型  变量名  =  数据值；

　   int         a        =   100;

其中int是数据类型，指定了变量只能存储整数，而且指定了存储范围为-2147483648～2147483648。

其中a表示变量名，变量名是标识符，这说明只要是合法的标识符都可以用来做变量名。在程序中可以通过变量名来操作变量（内存中的小盒子）。

其中“=100”是给变量赋值，即向a变量中写入100（变量是个小盒子，现在小盒子中保存的是100）。注意，给变量赋的值一定要与类型符合，也就是说int类型只能存储整数，而且必须是在-2147483648～2147483648范围内的整数。100满足了这两个条件，所以是正确的。

练习：

Variabe.java

/*
变量定义格式：
数据类型  变量名  =  变量值;
*/
public class Variable {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        double b = 3.14;
        char c = 'z';
        String s = "i love java";

        a = 20;
        System.out.println(a);
    }
}

1.6 变量使用的注意事项

我们使用变量的时候需要注意，要满足变量的使用规则才可以使用的，我们来看看都有哪些注意事项。

变量使用的注意事项：

　　变量定义后可以不赋值，使用时再赋值。不赋值不能使用。

　　

public static void main(String[] args) {
　　int x;
　　x = 20; //为x赋值20
　　System.out.println(x);//读取x变量中的值，再打印
}

　　变量使用时有作用域的限制。

public static void main(String[] args) {
　　int x = 20;
　　{
　　    int y = 20;
　　}
　　System.out.println(x);//读取x变量中的值，再打印
　　System.out.println(y);//读取y变量中的值失败，失败原因，找不到y变量，因为超出了y变量作用范围，所以不能使用y变量
}

　　变量不可以重复定义。

public static void main(String[] args){
      int x = 10;
      double x = 5.5;//编译失败，变量重复定义
}

1.7 数据类型转换

不同类型的变量是否可以在一起运算呢？答案是可以的，但要先进行类型转换再运算。下面我们来学习一下类型转换。

其实，我们所学习的数据，它的表示方式是可以灵活多变的，比如把小数转换成整数的操作

转换的过程中，数据遵循一个原则：

范围小的数据类型值（如byte），可以直接转换为范围大的数据类型值（如int）；

范围大的数据类型值（如int），不可以直接转换为范围小的数据类型值（如byte）

那么，大家还记得每种类型表示数据的范围吗？忘记了不要紧，我来告诉大家，将各种数据类型按照数据范围从小到大依次列出：

byte -> short -> int -> long -> float -> double

关于数据类型转换有两种方式，我们来学习一下：

自动类型转换：

　　表示范围小的数据类型转换成范围大的数据类型，这种方式称为自动类型转换

自动类型转换格式：

　　范围大的数据类型 变量 = 范围小的数据类型值；

如：

 double d = 1000;

或

 int i = 100;
 double d2 = i;

强制类型转换：

　　表示范围大的数据类型转换成范围小的数据类型，这种方式称为强制类型转换

强制类型转换格式：

　　范围小的数据类型  变量 = (范围小的数据类型) 范围大的数据类型值;

如：

int  i = (int)6.718;   //i的值为6

或

double  d = 3.14;
int  i2 = (int)d;     //i2的值为3

2. 运算符

2.1 算术运算符

运算符是用来计算数据的符号。数据可以是常量，也可以是变量。被运算符操作的数我们称为操作数。

算术运算符最常见的操作就是将操作数参与数学计算，具体使用看下图：

我们在使用算术运算符时，记得要注意下列事项：

加法运算符在连接字符串时要注意，只有直接与字符串相加才会转成字符串。

除法“/”当两边为整数时，取整数部分，舍余数。当其中一边为浮点型时，按正常规则相除。

“%”为整除取余符号，小数取余没有意义。结果符号与被取余符号相同。

整数做被除数，0不能做除数，否则报错。

代码演示：

/*
 * 算术运算符
 */
public class OperatorDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        /*
         * 常量使用算数运算符
         */
        System.out.println(10+20);

        /*
         * 变量使用算数运算符
         */
        int x = 10;
        int y = 20;
        //"+"作为加法运算使用
        int z = x + y;
        //"+"作为连接字符串使用
        System.out.println("x="+x);
        System.out.println("y="+y);
        System.out.println("z="+z);
    }
}

运行结果如下图所示。

2.2 算数运算符++、--的使用

算数运算符在前面我们已经学习过了，这里进行一些补充。

在一般情况下，算数运算符不会改变参与计算的变量值。而是在原有变量值不变的情况下，计算出新的值。但是有些操作符会改变参与计算的变量的值，比如++，--。

我们来看一段代码：

int a = 3;
int b = 3;
a++;
b--;
System.out.println(a);
System.out.println(b);

上面代码的输出结果a值为4，b值为2；

这说明a的原有值发生了改变，在原有值的基础上自增1；b的原有值也发生了改变，在原有值的基础上自减1；

++运算符，会在原有值的基础上自增1；

--运算符，会在原有值的基础上自减1。

我们再看一段代码：

int a = 3;
int b = 3;
++a;
--b;
System.out.println(a);
System.out.println(b);

上面代码的输出结果a值为4，b值为2；

这说明++,--运算符单独使用，不参与运算操作时，运算符前后位置导致的运算结果是一致的。

接下来，介绍下++，--运算符参与运算操作时，发生了怎样的变化，我们来看一段代码：

int a = 3;
int b;
b = a++ + 10;
System.out.println(a);
System.out.println(b);

上面代码的输出结果a值为4，b值为13；

这里我要强调一下了，当++，--运算符参与运算操作时，后置++，--的作用：

++,--运算符后置时，先使用变量a原有值参与运算操作，运算操作完成后，变量a的值自增1或者自减1；

再介绍下++，--运算符前置时，参与运算操作的变化，我们来看一段代码：

int a = 3;
int b;
b = ++a + 10;
System.out.println(a);
System.out.println(b);

上面代码的输出结果a值为4，b值为14；

这里我强调一下，当++，--运算符参与运算操作时，前置++，--的作用：

++，--运算符前置时，先将变量a的值自增1或者自减1，然后使用更新后的新值参与运算操作。

2.3 赋值运算符

我们来学习一下赋值运算符，赋值运算符就是为变量赋值的符号，赋值运算符的使用看下图：

注意：诸如+=这样形式的赋值运算符，会将结果自动强转成等号左边的数据类型。

写一个代码，我们看一下赋值运算符的使用

 /*
 * 赋值运算符
 * +=, -=, *=, /=, %= ：
 * 上面的运算符作用：将等号左右两边计算，会将结果自动强转成等号左边的数据类型,再赋值给等号左边的
 * 注意：赋值运算符左边必须是变量
 */
public class OperatorDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        byte x = 10;
        x += 20;// 相当于 x = (byte)(x+20);
        System.out.println(x);
    }
}

运行结果如下图所示。

2.4 比较运算符

比较运算符，又叫关系运算符，它是用来判断两个操作数的大小关系及是否相等关系的，结果是布尔值true或者false。

这里需要注意一下：

赋值运算符的 = 符号与比较运算符的 == 符号是有区别的，如下：

　　赋值运算符的 = 符号，是用来将 = 符号右边的值，赋值给 = 符号左边的变量；

　　比较运算符的 == 符号，是用来判断 == 符号 左右变量的值是否相等的。

我们通过下面的一段代码，我们演示一下这个注意事项：

int a = 3;
int b = 4;
System.out.println( a=b );
System.out.println( a==b );

上面代码输出的结果第一个值为4，第二个值为false。

2.5 逻辑运算符

逻辑运算符，它是用于布尔值进行运算的，运算的最终结果为布尔值true或false。

看完图后，我们来看一下逻辑运算符的常规使用方式：

逻辑运算符通常连接两个其他表达式计算后的布尔值结果

当使用短路与或者短路或时，只要能判断出结果则后边的部分就不再判断。

我们通过代码演示一下：

boolean b = 100>10;
boolean b2 = false;
System.out.println(b&&b2); // 打印结果为 false
System.out.println(b||b2); //打印结果为 true
System.out.println(!b2); //打印结果为 true
System.out.println(b && 100>10); //打印结果为 true，本行结果的计算方式稍后讲解运算符优先级时解答

好了，我们来总结一下运算符的结果规律吧：

短路与&&:参与运算的两边数据，有false，则运算结果为false；

短路或||:参与运算的两边数据，有true，则运算结果为true；

逻辑非! : 参与运算的数据，原先是true则变成false，原先是false则变成true。

2.6 三元运算符

接下来我们要学习的三元运算符与之前的运算符不同。之前学习的均为一元或者二元运算符。元即参与运算的数据。

格式：

(条件表达式)？表达式1：表达式2；

表达式：通俗的说，即通过使用运算符将操作数联系起来的式子，例如：

　　3+2，使用算数运算符将操作数联系起来，这种情况，我们称为算数表达式。

　　3>2，使用比较运算符（也称为条件运算符）将操作数联系起来，这种情况，我们称为条件表达式。

　　其他表达式，不再一一举例。

三元运算符运算规则：

　　先判断条件表达式的值，若为true，运算结果为表达式1；若为false，运算结果为表达式2。

通过代码演示，我们来学习下三元运算符的使用：

方式一：
    System.out.println( 3>2 ? “正确” : “错误” );
// 三元运算符运算后的结果为true，运算结果为表达式1的值“正确”，然后将结果“正确”，在控制台输出打印

方式二：
    int a = 3;
    int b = 4;
    String result = (a==b) ? “相等” : “不相等”;
//三元运算符运算后的结果为false，运算结果为表达式2的值“不相等”，然后将结果赋值给了变量result

方式三：
    int n = (3>2 && 4>6) ? 100 : 200;
    //三元运算符运算后的结果为false，运算结果为表达式2的值200,然后将结果200赋值给了变量n

2.7 运算符优先级

在学习运算符的过程中，我们发现，当多个运算符一起使用的时候，容易出现不清晰先后运算顺序的问题，那么，在这里，我们来学习下，运算符之间的运算优先级。

下图是每种运算符的优先级，按照运算先后顺序排序（优先级相同的情况下，按照从左到右的顺序依次运算）

优先级顺序看完了，我们来通过代码，加强一下：

int n = 3>4 ? 100 : 200;    

这行的代码运算执行顺序我们来写一下：

1.执行 3>4操作，得到布尔类型false的结果

2.通过结果false，将对应的表达式2的结果200，作为运算的最终结果

3.把200 赋值给变量n

接下来，我们看一个比较复杂的代码：

int a = 5;
 int b = 3;
 int c = 1;
int n2 = (a>b && b>c) ? (c++) : (++c);

这段代码运算执行顺序我们也写一下：

1.小括号优先级高，我们先运算第一组小括号中的代码

1.1. 比较运算符”>” 优先级大于 逻辑运算符”&&”

　　先执行 a>b,得到结果true；

　　再执行 b>c,得到结果true；

　　最后执行 a>b的结果 && b>c的结果，即 true && true, 结果为true

2.三元运算符中的条件判断结果为true，返回表达式1的结果 c++

　　先将变量c的原有值赋值给变量n2，即n2值为1；

　　再将变量c的值自增1,更新为2。

运算符我们学到这里就结束了，同学们可以运用运算符进行练习。