day02_数据类型转换、运算符

数据类型转换

由来

Java程序中要求参与的计算的数据，必须要保证数据类型的一致性，如果数据类型不一致将发生类型的转换。

自动转换

一个 int 类型变量和一个 byte 类型变量进行加法运算， 结果会是什么数据类型？运算结果，变量的类型将是 int 类型，这就是出现了数据类型的自动类型转换现象。

• 概念：自动转换：将 取值范围小的类型 自动提升为 取值范围大的类型 。
• 转换规则：范围小的类型向范围大的类型提升， byte、short、char 运算时直接提升为 int 。byte、short、char‐‐>int‐‐>long‐‐>float‐‐>double
• 特点：代码不需要进行特殊处理，自动完成。

自动类型转换，代码演示

/*
当数据类型不一样时，将会发生数据类型转换。

自动类型转换（隐式）
    1. 特点：代码不需要进行特殊处理，自动完成。
    2. 规则：数据范围从小到大。

强制类型转换（显式）
*/
public class Demo01DataType {
    public static void main(String[] args) {
        //直接写上的整数 默认就是int类型
        System.out.println(1024);//1024
        //直接写上的小数，默认就是double类型
        System.out.println(3.14);//3.14

        /*
        将右侧的int常量，交给左侧的long变量进行存储
        int --> long，int类型的数据自动提升为long类型
        这一行代码发生了自动类型转换。
         */
        long num1 = 100;
        System.out.println(num1); // 100

        /*
         float --> double，符合从小到大的规则
         float类型的数据自动提升为double类型
          这一行代码发生了自动类型转换。
          */
        double num2 = 2.5F;
        System.out.println(num2); // 2.5

        //long --> float，范围是float更大一些，符合从小到大的规则
        float num3 = 30L;
        System.out.println(num3); // 30.0
    }
}

强制转换

将 1.5 赋值到 int 类型变量会发生什么？产生编译失败，肯定无法赋值。double 类型内存8个字节， int 类型内存4个字节。 1.5 是 double 类型，取值范围大于 int 。可以理解为 double 是8升的水壶， int 是4升的水壶，不能把大水壶中的水直接放进小水壶去。

想要赋值成功，只有通过强制类型转换，将 double 类型强制转换成 int 类型才能赋值。

• 概念：强制类型转换：将 取值范围大的类型 强制转换成 取值范围小的类型 。
• 转换格式：数据类型 变量名 = （数据类型）被转数据值；
• 特点：自动转换是Java自动执行的，而强制转换需要我们自己手动执行。

强制转换，代码演示

public class Demo02DataType {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        long类型的数据 交给int类型的数据进行保存，我们必须进行强制转换，否则无法编译
        强制类型转换的格式：范围小的类型 范围小的变量名 = (范围小的类型) 原本范围大的数据;
        同理：数据取值范围大的类型交个数据取值范围小类型保存，必须进行强制转换
         */
        int num = (int) 100L;
        System.out.println(num);//100

    }
}

注意事项：

• 强制类型转换一般不推荐使用，因为有可能发生精度损失、数据溢出。
• byte/short/char这三种类型都可以发生数学运算，例如加法“+”.
• byte/short/char这三种类型在运算的时候，都会被首先提升成为int类型，然后再计算。
• boolean类型不能发生数据类型转换

注意事项，代码演示

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //浮点转成整数，直接取消小数点，可能造成数据损失精度。
        int number1 = (int) 3.99;
        System.out.println(number1);//3
        // 数据过大，超过了数据范围小的最大取值范围，可能造成数据丢失。
        int number2 = (int) 6000000000L;
        System.out.println(number2);//1705032704
        
    }
}

ASCII编码表

在计算机的内部都是二进制的0、1数据，如何让计算机可以直接识别人类文字的问题呢？就产生出了编码表的概念。编码表 ：就是将人类的文字和一个十进制数进行对应起来组成一张表格。将所有的英文字母，数字，符号都和十进制进行了对应，因此产生了世界上第一张编码表ASCII（American Standard Code for Information Interchange 美国标准信息交换码）。

查看下面代码，并解释为什么结果是98？

public class Demo03DataTypeChar {
    public static void main(String[] args) {
        //字符类型变量
        char c = 'a';
        int i = 1;
        //字符类型和int类型计算
        System.out.println(c + i);// 98
    }

}

解答：在char类型和int类型计算的过程中，char类型的字符先查询编码表，得到97，再和1求和，结果为98。char类型提升为了int类型。char类型内存2个字节，int类型内存4个字节。

运算符

什么是运算符？

运算符：进行特定操作的符号。例如：+

什么是表达式？

表达式：用运算符连起来的式子叫做表达式。例如：20 + 5。又例如：a + b

算数运算符

常见的算数运算符如下图所示

代码演示，常见的算数运算符的使用

/*

除法公式：
被除数 / 除数 = 商 ... 余数

对于一个整数的表达式来说，除法用的是整除，整数除以整数，结果仍然是整数。只看商，不看余数。
只有对于整数的除法来说，取模运算符才有余数的意义。
*/
public class Demo04Operator {
    public static void main(String[] args) {
        // 两个常量之间可以进行数学运算
        System.out.println(20 + 30);//50

        // 两个变量之间也可以进行数学运算
        int a = 20;
        int b = 30;
        System.out.println(a - b); // -10

        // 变量和常量之间可以混合使用
        System.out.println(a * 10); // 200

        int x = 10;
        int y = 3;
        //只看商，不看余数。
        int result1 = x / y;
        System.out.println(result1); // 3
        //取模运算，两个数字相除取余数
        int result2 = x % y;
        System.out.println(result2); // 1

        // 一旦运算当中有不同类型的数据，那么结果将会是数据类型范围大的那种。
        double result3 = x + 2.5;
        System.out.println(result3); // 12.5
    }
}

注意事项：

• 一旦运算当中有不同类型的数据，那么结果将会是数据类型范围大的那种。

四则运算当中的加号“+”有常见的三种用法：

• 对于数值来说，那就是加法。
• 对于字符char类型来说，在计算之前，char会被提升成为int，然后再计算。char类型字符，和int类型数字，之间的对照关系表：ASCII、Unicode
• 对于字符串String（首字母大写，并不是关键字）来说，加号代表字符串连接操作。任何数据类型和字符串进行连接的时候，结果都会变成字符串

代码演示

public class Demo05Plus {
    public static void main(String[] args) {

        //对于数值来说，那就是加法。
        System.out.println(1 + 1); // 2
        //在计算之前，char会被提升成为int
        char c = 'Y';
        //char + int -->int + int -->int 
        System.out.println(c + 3);//92
        String s = "Java";
        // 加号代表字符串连接操作。String + int --> String
        System.out.println(s + 20); // Java20

        // 优先级问题
        System.out.println(s + 20 + 30); // Java2030
        //小括号里的优先执行
        System.out.println(s + (20 + 30)); // Java50
    }
}

自增运算符：++    自减运算符：--

基本含义：让一个变量涨一个数字1，或者让一个变量降一个数字1
使用格式：写在变量名称之前，或者写在变量名称之后。例如：++i，也可以i++
使用方式：

• 单独使用：不和其他任何操作混合，自己独立成为一个步骤。
• 混合使用：和其他操作混合，例如与赋值混合，或者与打印操作混合，等。

使用区别：

单独使用：前++和后++没有任何区别。也就是：++i;和i++;是完全一样的。
混合使用：有【重大区别】
　　　　如果是【前++】，那么变量【立刻马上+1】，然后拿着结果进行使用。 【先加后用】
　　　    如果是【后++】，那么首先使用变量本来的数值，【然后再让变量+1】。 【先用后加】

代码演示，自增/自减运算符的基本使用

public class Demo06Operator {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 10;
        System.out.println(i); // 10
        ++i; // 单独使用，前++
        System.out.println(i); // 11
        i++; // 单独使用，后++
        System.out.println(i); // 12

        // 与打印操作混合的时候
        int j = 20;
        // 混合使用，先++，变量立刻马上变成21，然后打印结果21
        System.out.println(++j); // 21
        System.out.println(j); // 21

        int z = 30;
        // 混合使用，后++，首先使用变量本来的30，然后再让变量+1得到31
        System.out.println(z++); // 30
        System.out.println(z); // 31

        int x = 40;
        // 和赋值操作混合,前--，变量立刻马上-1变成39，然后将结果39交给result1变量
        int result1 = --x;
        System.out.println(result1); // 39
        System.out.println(x); // 39

        int y = 50;
        // 混合使用，后--，首先把本来的数字50交给result2，然后我自己再-1变成49
        int result2 = y--;
        System.out.println(result2); // 50
        System.out.println(y); // 49
 

        int a = 10;
        int b = 20;
        // 11 + 20 = 31
        int result3 = ++a + b--;
        System.out.println(result3); // 31
        System.out.println(a); // 11
        System.out.println(b); // 19

        // 30++; // 错误写法！常量不可以使用++或者--
    }
}

注意事项：

• 只有变量才能使用自增、自减运算符。常量不可发生改变，所以不能用。

赋值运算符

常见的赋值运算符如下图所示

 代码演示赋值运算符的基本使用

/*
赋值运算符分为：

基本赋值运算符：就是一个等号“=”，代表将右侧的数据交给左侧的变量。
    int a = 30;

复合赋值运算符：
    +=        a += 3        相当于        a = a + 3
    -=        b -= 4        相当于        b = b - 4
    *=        c *= 5        相当于        c = c * 5
    /=        d /= 6        相当于        d = d / 6
    %=        e %= 7        相当于        e = e % 7

*/
public class Demo07Operator {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        // 按照公式进行翻译：a = a + 5
        a += 5;
        System.out.println(a); // 15

        int x = 10;
        // x = x % 3;

        x %= 3;
        System.out.println(x); // 1

        // 50 = 30; // 常量不能进行赋值，不能写在赋值运算符的左边。错误写法！

        byte num = 30;
        /*
　　　　　隐藏了赢过强制类型转换
        num = num + 5;
        num = byte + int
        num = int + int
        num = int
        num = (byte) int
         */
        num += 5;
        System.out.println(num); // 35
    }
}

注意事项：

• 只有变量才能使用赋值运算符，常量不能进行赋值。
• 复合赋值运算符其中隐含了一个强制类型转换。

比较运算符

常见的比较运算符如下图所示

代码演示比较运算符的基本使用

/*
【两个等号连写才是相等，一个等号代表的是赋值】
*/
public class Demo08Operator {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(10 > 5); // true
        int num1 = 10;
        int num2 = 12;
        System.out.println(num1 < num2); // true
        System.out.println(num2 >= 100); // false
        System.out.println(num2 <= 100); // true
        System.out.println(num2 <= 12); // true
        System.out.println("===============");

        System.out.println(10 == 10); // true
        System.out.println(20 != 25); // true
        System.out.println(20 != 20); // false

        int x = 2;
        // System.out.println(1 < x < 3); // 错误写法！编译报错！不能连着写。
    }
}

注意事项：

• 比较运算符的结果一定是一个boolean值，成立就是true，不成立就是false
• 如果进行多次判断，不能连着写。数学当中的写法，例如：1 < x < 3程序当中【不允许】这种写法。

逻辑运算符 

常见的逻辑运算符如下图所示

 代码演示，逻辑运算符的基本使用

/*
与（并且）    &&    全都是true，才是true；否则就是false
或（或者）    ||    至少一个是true，就是true；全都是false，才是false
非（取反）    !    本来是true，变成false；本来是false，变成true

与“&&”，或“||”，具有短路效果：如果根据左边已经可以判断得到最终结果，那么右边的代码将不再执行，从而节省一定的性能。

*/
public class Demo09Logic {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(true && false); // false
        // true && true --> true
        System.out.println(3 < 4 && 10 > 5); // true
        System.out.println("============");

        System.out.println(true || false); // true
        System.out.println(true || true); // true
        System.out.println(false || false); // false
        System.out.println("============");

        System.out.println(true); // true
        System.out.println(!true); // false    
        System.out.println("============");

        int a = 10;
        // false && ...
        System.out.println(3 > 4 && ++a < 100); // false
        System.out.println(a); // 10
        System.out.println("============");

        int b = 20;
        // true || ...
        System.out.println(3 < 4 || ++b < 100); // true
        System.out.println(b); // 20
    }
}

注意事项：

• 逻辑运算符只能用于boolean值。
• 与、或需要左右各自有一个boolean值，但是取反只要有唯一的一个boolean值即可。
• 与、或两种运算符，如果有多个条件，可以连续写。两个条件：条件A && 条件B   多个条件：条件A && 条件B && 条件C  例如：对于1 < x < 3的情况，应该拆成两个部分，然后使用与运算符连接起来：int x = 2;1 < x && x < 3

三元运算符 

格式： 

计算方式：

• 布尔类型表达式结果是true，三元运算符整体结果为结果1，赋值给变量。
• 布尔类型表达式结果是false，三元运算符整体结果为结果2，赋值给变量。 

代码演示

/*
一元运算符：只需要一个数据就可以进行操作的运算符。例如：取反!、自增++、自减--
二元运算符：需要两个数据才可以进行操作的运算符。例如：加法+、赋值=
三元运算符：需要三个数据才可以进行操作的运算符。

格式：
数据类型 变量名称 = 条件判断 ? 表达式A : 表达式B;

流程：
首先判断条件是否成立：
    如果成立为true，那么将表达式A的值赋值给左侧的变量；
    如果不成立为false，那么将表达式B的值赋值给左侧的变量；
二者选其一。

*/
public class Demo10Operator {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;

        // 数据类型 变量名称 = 条件判断 ? 表达式A : 表达式B;
        // 判断a > b是否成立，如果成立将a的值赋值给max；如果不成立将b的值赋值给max。二者选其一
        int max = a > b ? a : b; // 最大值的变量
        System.out.println("最大值：" + max); // 20

        // int result = 3 > 4 ? 2.5 : 10; // 错误写法！

        System.out.println(a > b ? a : b); // 正确写法！

        // a > b ? a : b; // 错误写法！
    }
}

注意事项：

• 必须同时保证表达式A和表达式B都符合左侧数据类型的要求。
• 三元运算符的结果必须被使用。

编译器的2点优化

优化1

对于byte/short/char三种类型来说，如果右侧赋值的数值没有超过范围，那么javac编译器将会自动隐含地为我们补上一个(byte)(short)(char)。

• 如果没有超过左侧的范围，编译器补上强转。
• 如果右侧超过了左侧范围，那么直接编译器报错。

代码演示

public class Demo1Notice {
    public static void main(String[] args) {
        // 右侧确实是一个int数字，但是没有超过左侧的范围，就是正确的。
        // int --> byte，不是自动类型转换
        byte num1 = /*(byte)*/ 30; // 右侧没有超过左侧的范围
        System.out.println(num1); // 30

        // byte num2 = 128; // 右侧超过了左侧的范围

        // int --> char，没有超过范围
        // 编译器将会自动补上一个隐含的(char)
        char c= /*(char)*/ 65;
        System.out.println(c); // A
    }
}

优化2

在给变量进行赋值的时候，如果右侧的表达式当中全都是常量，没有任何变量，那么编译器javac将会直接将若干个常量表达式计算得到结果。例如：short result = 5 + 8; // 等号右边全都是常量，没有任何变量参与运算编译之后，得到的.class字节码文件当中相当于【直接就是】：short result = 13;右侧的常量结果数值，没有超过左侧范围，所以正确。这称为“编译器的常量优化”但是注意：一旦表达式当中有变量参与，那么就不能进行这种优化了。 

代码演示

public class Demo13Notice {
    public static void main(String[] args) {
        short num1 = 10; // 正确写法，右侧没有超过左侧的范围，

        short a = 5;
        short b = 8;
        // short + short --> int + int --> int
        // short result = a + b; // 错误写法！左侧需要是int类型

        // 右侧不用变量，而是采用常量，而且只有两个常量，没有别人
        short result = 5 + 8;
        System.out.println(result);

        //  short result2 = 5 + a + 8; 错误 不能进行常量优化
    }
}

。