scala——运算符+位运算+反码、补码、原码相关知识

1. 算术运算符

1.1 运算符简介

用来拼接变量或者常量的符号就叫: 运算符, 而通过运算符连接起来的式子就叫: 表达式. 实际开发中, 我们会经常用到它.

例如:

10 + 3 这个就是一个表达式, 而+号, 就是一个运算符.

注意: 在Scala中, 运算符并不仅仅是运算符, 也是函数的一种

1.2 运算符的分类

算术运算符
赋值运算符
关系运算符
逻辑运算符
位运算符

注意: Scala中是没有三元运算符的, 被if-else给替代了.

1.3 算术运算符

算术运算符指的就是用来进行算术操作的符号, 常用的有以下几种:

运算符	功能解释
+	加号, 功能有3点. 1) 表示正数 2) 普通的加法操作 3) 字符串的拼接
-	减号, 功能有2点. 1) 表示负数 2) 普通的减法操作
*	乘号, 用于获取两个数据的乘积
/	除法, 用于获取两个数据的商
%	取余(也叫取模), 用于获取两个数据的余数

注意:

Scala中是没有++, --这两个算术运算符的, 这点和Java中不同.

整数相除的结果, 还是整数. 如果想获取到小数, 则必须有浮点型数据参与.

例如: 10 / 3 结果是3 10 / 3.0 结果是: 3.3333(无限循环)

关于+号拼接字符串: 任意类型的数据和字符串拼接, 结果都将是一个新的字符串.

关于%操作, 假设求a % b的值, 它的底层原理其实是: a - a/b * b

1.4 代码演示

需求: 演示算术运算符的常见操作.

参考代码:

//演示+号操作
println(+3)
println(10 + 3)
println("hello" + 10)

//演示-号操作
println(-5)
println(10 - 5)

//演示*号操作
println(5 * 3)

//演示/号操作
println(10 / 3)
println(10 / 3.0)

//演示%(取余)操作
println(10 % 3)     //结果是1, 具体运算过程: 10 - 10/3 * 3   = 10 - 3 * 3   = 1
println(10 % -3)    //结果是1, 具体运算过程: 10 - 10/-3 * -3 = 10 - -3 * -3 = 10 - 9  =  1
println(-10 % 3)   //结果是-1, 具体运算过程: -10 - -10/3 * 3 = -10 - -3 * 3 = -10 + 9 = -1

2. 赋值运算符

2.1 概述

赋值运算符指的就是用来进行赋值操作的符号. 例如: 把一个常量值, 或者一个变量值甚至是某一段代码的执行结果赋值给变量, 这些都要用到赋值运算符.

2.2 分类

赋值运算符常用的有两类
- 基本赋值运算符
  
  =就是基本的赋值运算符, 例如: var a:Int = 3, 就是把常量值3赋值给变量a
- 扩展赋值运算符
  
  +=, -=, *=, /=, %=
注意:
1. 赋值运算符的左边必须是: 变量, 不能是常量. 例如: 3 = 5, 这种写法就是错误的.
2. 关于扩展赋值运算符, 其实就是把左边的数据和右边的数据进行指定的操作, 然后把结果赋值给左边.
  
  例如; a += 3 就是把变量a的值和常量3进行加法操作, 然后把结果赋值给变量a

2.3 代码演示

//将常量值1赋值给变量a
var a:Int = 1			//注意: 因为后续代码要修改变量a的值, 所以变量a要用var修饰
//对变量a进行加3操作, 然后把结果重新赋值给变量a
a += 3			//a的最终结果为: a = 4
//对变量a进行减2操作, 然后把结果重新赋值给变量a
a -= 2			//a的最终结果为: a = 2
//对变量a进行乘3操作, 然后把结果重新赋值给变量a
a *= 3			//a的最终结果为: a = 6
//对变量a进行除2操作, 然后把结果重新赋值给变量a
a /= 2			//a的最终结果为: a = 3
//对变量a和2进行取余操作, 然后把结果重新赋值给变量a
a %= 2			//a的最终结果为: a = 1

3. 关系运算符

3.1 概述

关系运算符指的就是用来进行比较操作的符号. 例如: 数据是否相等, 是否不等, 数据1大还是数据2大…等这些操作.

3.2 分类

运算符	功能解释
>	用来判断前边的数据`是否大于`后边的数据
>=	用来判断前边的数据`是否大于或者等于`后边的数据
<	用来判断前边的数据`是否小于`后边的数据
<=	用来判断前边的数据`是否小于或者等于`后边的数据
==	用来判断两个数据`是否相等`
!=	用来判断两个数据`是否不等`

注意:

关系表达式不管简单还是复杂, 最终结果一定是Boolean类型的值, 要么是true, 要么是false.

千万不要把==写成=, 否则结果可能不是你想要的.

3.3 代码演示

//定义两个Int类型的变量a, b, 分别赋值为3, 5
var a:Int = 3
var b:Int = 5
//判断a是否大于b, 并打印结果	
println(a > b)					//false
//判断a是否大于等于b, 并打印结果
println(a >= 3)					//true
//判断a是否小于b, 并打印结果
println(a < b)					//true
//判断a是否小于等于b, 并打印结果
println(a <= 3)					//true
//判断a和b是否不等, 并打印结果
println(a != b)					//true
//判断a和b是否相等, 并打印结果
println(a == b)					//false
//如果把==写成了=, 其实是把变量b的值赋值给变量a
println(a = b)					//输出结果是一对小括号"()", 即: 没有打印值.
println(a)						//再次打印变量a, 打印结果是:5

3.4 关系运算符延伸

学过Java的同学会发现, 上述的Scala中的关系运算符用法和Java中是一样的, 那有和Java不一样的地方吗?

答案是: 有.

需求描述	Scala代码	Java代码
比较数据值	== 或者 !=	equals()方法
比较引用值(地址值)	eq方法	== 或者 !=

示例

有一个字符串"abc"，再创建第二个字符串，值为：在第一个字符串后拼接一个空字符串。

然后使用比较这两个字符串是否相等、再查看它们的引用值是否相等。

参考代码

val s1 = "abc"
val s2 = s1 + ""
s1 == s2     //结果是: true,  因为比较的是 数据值
s1.eq(s2)	 //结果是: false, 因为比较的是 地址值

4. 逻辑运算符

4.1 概述

逻辑运算符指的就是用来进行逻辑操作的符号. 可以简单理解为它是: 组合判断. 例如: 判断多个条件是否都满足, 或者满足其中的某一个, 甚至还可以对某个判断结果进行取反操作.

4.2 分类

运算符	功能解释
&&	逻辑与, 要求所有条件都满足(即: 结果为true), 简单记忆: 有false则整体为false.
\|\|	逻辑或, 要求只要满足任意一个条件即可, 简单记忆: 有true则整体为true.
!	逻辑非, 用来进行取反操作的. 即: 以前为true, 取反后为false, 以前为false, 取反后为true.

注意:

逻辑表达式不管简单还是复杂, 最终结果一定是Boolean类型的值, 要么是true, 要么是false.

在Scala代码中, 不能对一个Boolean类型的数据进行连续取反操作, 但是在Java中是可以的.

即: !!false, 这样写会报错, 不支持这种写法.

4.3 代码演示

//相当于: false && true
println(3 > 5 && 2 < 3)		//结果为: false
//我们可以简写代码为:
//逻辑与: 有false则整体为false.
println(false && true)		//结果为: false
println(true && false)		//结果为: false
println(false && false)		//结果为: false
println(true && true)		//结果为: true

println(false || true)		//结果为: true
println(true || false)		//结果为: true
println(false || false)		//结果为: false
println(true || true)		//结果为: true

println(!false)				//结果为: true
println(!true)				//结果为: false
println(!!true)				//这样写会报错, Scala不支持这种写法, 但是Java代码支持这种写法.

5. 位运算符

5.1 铺垫知识

要想学好位运算符, 你必须得知道三个知识点:

什么是进制
什么是8421码
整数的原码, 反码, 补码计算规则

5.1.1 关于进制

通俗的讲, 逢几进一就是几进制, 例如: 逢二进一就是二进制, 逢十进一就是十进制, 常用的进制有以下几种:

进制名称	数据组成规则	示例
二进制	数据以0b(大小写均可)开头, 由数字0和1组成	0b10001001, 0b00101010
八进制	数据以0开头, 由数字0~7组成	064, 011
十进制	数据直接写即可, 无特殊开头, 由数字0~9组成	10, 20, 333
十六进制	数据以0x(大小写均可)开头, 由数字0~9, 字母A-F组成(大小写均可)	0x123F, 0x66ABC

注意:

关于二进制的数据, 最前边的那一位叫: 符号位, 0表示正数, 1表示负数. 其他位叫: 数值位.

例如: 0b10001001 结果就是一个: 负数, 0b00101010 结果就是一个: 正数.

5.1.2 关于8421码

8421码就是用来描述二进制位和十进制数据之间的关系的, 它可以帮助我们快速的计算数据的二进制或十进制形式.

8421码对应关系如下:

二进制位 0 0 0 0 0 0 0 0

对应的十进制数据 128 64 32 16 8 4 2 1

注意:

  1. 计算规则:  二进制位从右往左数, 每多一位, 对应的十进制数据 乘以2.
  2. 二进制和十进制相互转换的小技巧: 

   *  二进制转十进制:  获取该二进制位对应的十进制数据, 然后累加即可. 
      * 例如: 0b101对应的十进制数据计算步骤:  4 + 0 + 1 = 5
   *  十进制转二进制:  对十进制数据进行拆解, 看哪些数字相加等于它, 然后标记成二进制即可.
      * 例如: 10 对应的二进制数据计算步骤: 10 = 8 + 2  =   0b1010

5.1.3 关于整数的原反补码计算规则

所谓的原反补码, 其实指的都是二进制数据, 把十进制的数据转成其对应的二进制数据, 该二进制数据即为: 原码.

注意: 计算机底层存储, 操作和运算数据, 都是采用数据的二进制补码形式来实现的.

正数
- 正数的原码, 反码, 补码都一样, 不需要特殊计算.
负数
- 负数的反码计算规则: 原码的符号位不变, 数值位按位取反(以前为0现在为1, 以前为1现在为0)
- 负数的补码计算规则: 反码 + 1

5.2 概述

位运算符指的就是按照位(Bit)来快速操作数据值, 它只针对于整型数据. 因为计算机底层存储, 操作, 运算采用的都是数据的二进制补码形式, 且以后我们要经常和海量的数据打交道, 为了提高计算效率, 我们就可以使用位运算符来实现快速修改数据值的操作.

5.3 分类

运算符	功能解释
&	按位与, 规则: 有0则0, 都为1则为1.
\|	按位或, 规则: 有1则1, 都为0则为0.
^	按位异或, 规则: 相同为0, 不同为1.
~	按位取反, 规则: 0变1, 1变0.
<<	按位左移, 规则: 每左移一位, 相当于该数据乘2, 例如: 2 << 1, 结果为4
>>	按位右移, 规则: 每右移一位, 相当于该数据除2, 例如: 6 >> 1, 结果为3

注意:

位运算符只针对于整型数据.

运算符操作的是数据的二进制补码形式.

小技巧: 一个数字被同一个数字位异或两次, 该数字值不变. 即: 10 ^ 20 ^ 20, 结果还是10

5.4 代码演示

//定义两个变量a和b, 初始化值分别为: 3, 5
val a = 3			//二进制数据: 0000 0011
val b = 5			//二进制数据: 0000 0101

//结果为: 0000 0001, 转化成十进制, 结果为: 1
println(a & b)		//打印结果为: 1

//结果为: 0000 0111, 转化成十进制, 结果为: 7
println(a | b)		//打印结果为: 7

//结果为: 0000 0110, 转换成十进制, 结果为: 6
println(a ^ b)		//打印结果为: 6

//计算流程: 1111 1100(补码) -> 1111 1011(反码) -> 1000 0100(原码) -> 十进制数据: -4
println(~ a)		//打印结果为: -4

//计算流程: 1000 0011(-3原码) -> 1111 1100(-3反码) -> 1111 1101(-3补码) -> 0000 0010(取反后新补码) -> 十进制数据: 2
println(~ -3)		//打印结果为: 2

//计算流程: 0000 0011(3的补码) -> 0000 1100(新的补码) -> 十进制数据: 12
println(a << 2)		//打印结果为: 12

//计算流程: 0000 0011(3的补码) -> 0000 0001(新的补码) -> 十进制数据: 1
println(a >> 1)		//打印结果为: 1

println(a ^ b ^ b)	//打印结果为: 3

6. 案例: 交换两个变量的值

6.1 需求

已知有两个Int类型的变量a和b, 初始化值分别为10和20, 请写代码实现变量a和变量b的值的交换.

即最终结果为: a=20, b=10.

注意: 不允许直接写a=20, b=10这种代码.

6.2 参考代码

方式一: 通过算术运算符实现.

//定义两个Int类型的变量a和b, 初始化值分别为10和20
var a = 10
var b = 20
//将变量a和b的计算结果赋值给变量a
a = a + b	//a = 30, b = 20
//计算并赋值
b = a - b	//a = 30, b = 10
a = a - b	//a = 20, b = 10
//打印结果
println("a: " + a)		//a: 20
println("b: " + b)		//b: 10

方式二: 通过定义临时变量实现

//定义两个Int类型的变量a和b, 初始化值分别为10和20
var a = 10
var b = 20
//定义临时变量temp, 记录变量a的值
var temp = a			//a = 10, b = 20, temp = 10
//把变量b的值赋值给a
a = b					//a = 20, b = 20, temp = 10
//把临时变量temp的值赋值给b
b = temp				//a = 20, b = 10, temp = 10
//打印结果
println("a: " + a)		//a: 20
println("b: " + b)		//b: 10

方式三: 通过位运算符实现

//定义两个Int类型的变量a和b, 初始化值分别为10和20
var a = 10
var b = 20
//定义临时变量temp, 记录变量a和b的位异或值(这个值不需要我们计算)
var temp = a ^ b	//即: temp = 10 ^ 20
//通过位异或进行交换变量值	
a = a ^ temp		//运算流程: a = a ^ temp = a ^ a ^ b = 10 ^ 10 ^ 20 = 20
b = b ^ temp		//运算流程: b = b ^ temp = b ^ a ^ b = 20 ^ 10 ^ 20 = 10
//打印结果
println("a: " + a)	//a: 20
println("b: " + b)	//b: 10