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[Java知识库]Java--数据类型和运算符

一.变量

1.什么是变量

变量指的是程序运行时可变的量. 相当于开辟一块内存空间来保存一些数据。

Java中每个变量必须先声明，再赋值，然后才能使用。

Java 中的变量有四个基本属性：变量名，数据类型，存储单元和变量值

变量名：合法的标识符，具体请看：变量名的命名规则
变量的数据类型：可以是基本类型和引用类型（必须包含类型）
存储单元：存储单元大小是由数据类型决定的，如：int 为4 个字节32 位
变量值：在存储单元中放的就是变量值（如果是基本类型放的就是具体值，如果是引用类型放的是内存地址，如果null，表示不指向任何对象）

注意事项：

l 定义变量的格式：数据类型变量名 = 初始化值

lI 变量是通过使用变量名来访问这块区域的

2. 变量的分类

在这里插入图片描述

3.变量的作用域

也就是该变量能生效的范围, java中一般是变量定义所在的代码块，c语言中一般是在变量定义的那个函数中。
分类：(1)形参（方法签名中定义的变量）：作用域在整个方法内；当类或对象调用某个方法时，系统会在该方法栈区为所有形参分配内存空间，并将实参的值赋给对应形参，这样就完成了形参的初始化；

(2) 方法局部变量（在方法内定义）：作用域从定义该局部变量的地方开始生效，到该方法结束时消失；

(3)代码块局部变量（在代码块内定义）：作用域从定义该变量的地方开始生效，到该代码块结束时失效；

4.常量

程序在执行过程中其值是不可以改变的量叫做常量。
Java中的常量： Java中常量是分两种的一种是字面值常量一种是面向对象常量，这篇文章只介绍字面值常量。
1).字符串常量：双引号内包括的内容，特点是双引号内。

"abc" // String 字面值常量, 双引号中可以有多个字符.

2).整数常量：所有整数

10 // int 字面值常量(十进制) 
010 // int 字面值常量(八进制) 由数字 0 开头. 010 也就是十进制的 8 
0x10 // int 字面值常量(十六进制) 由数字 0x 开头. 0x10 也就是十进制的 16 
10L // long 字面值常量. 也可以写作 10l (小写的L)

3).小数常量：所有小数

1.0 // double 字面值常量. 也可以写作 1.0d 或者 1.0D 
1.5e2 // double 字面值常量. 科学计数法表示. 相当于 1.5 * 10^2 
1.0f // float 字面值常量, 也可以写作 1.0F

4).布尔常量：其值比较特殊，只有两个值一个是true（正确的）,一个是false（错误的）,千万注意不能写错单词。

5).空常量：null

6).字符常量：单引号内包括的内容，只能是单个数字，单个字母或者单个字符。

 'a' // char 字面值常量, 单引号中只能有一个字符

※ 在这里提一下，java关键字中有一个final：final 具有“不可改变的”的含义，可以修饰非抽象类、非抽象成员方法和变量。

用 final 修饰的变量表示常量，只能被赋一次值(声明变量的时候)。

在这里插入图片描述

二.数据类型

java中数据类型分为基本数据类型和引用数据类型，这篇博客主要介绍八种基本数据类型的使用和注意事项（数据范围和运算方法等）
在这里插入图片描述

数值型

整数类型

在这里插入图片描述

1.整型–int

语法格式：

 int 变量名 = 初始值;

其中，要注意变量名的设置（参考：变量名的命名规则）。
代码实例：

  public static void main(String[] args) {
        int a = 1;
        System.out.println(a);
    }

在这里插入图片描述
注意事项:

1. int 表示变量的类型是一个整型

2. 变量名是变量的标识. 后续都是通过这个名字来使用变量

3. Java 中 = 表示赋值(和数学不一样), 意思是给变量设置一个初始值.

4. 在 Java 中, 一个 int 变量占 4 个字节. 
 
5. java是一门非常严谨的语言，对整型的大小有着明确规定，赋值时不可越界

使用以下代码查看 Java 中的整型数据范围:

 public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Integer.MAX_VALUE);  // int 的最大值
        System.out.println(Integer.MIN_VALUE);  // int 的最小值
    }

在这里插入图片描述
如果运算的结果超出了 int 的最大范围, 就会出现溢出的情况

 public static void main(String[] args) {
        int maxValue = Integer.MAX_VALUE;
        System.out.println(maxValue+1);
        int minValue = Integer.MIN_VALUE;
        System.out.println(minValue-1);
    }

在这里插入图片描述

2.长整型–long

语法格式：

long 变量名 = 初始值;

代码示例:

 public static void main(String[] args) {
        long num = 10L; // 定义一个长整型变量, 初始值写作 10l 也可以(小写的 L, 不是数字1).
        System.out.println(num) ;
 
    }

在这里插入图片描述
注意事项:

1. 基本语法格式和创建 int 变量基本一致, 只是把类型修改成 long

2. 初始化设定的值为 10L , 表示一个长整型的数字. 10l 也可以.

3. 使用 10 初始化也可以, 10 的类型是 int, 10L 的类型是 long, 使用 10 L 或者 10 l 更好一些.

4.java中没有longlong类型，和c语言区别
. 

Java 中 long 类型占 8 个字节.

使用以下代码查看 Java 中的长整型数据范围:

  public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Long.MAX_VALUE);
        System.out.println(Long.MIN_VALUE);
    }

在这里插入图片描述

3.短整型–short

语法格式：

short 变量名 = 初始值;

代码示例：

public static void main(String[] args) {
            short value = 0;
            System.out.println(value);
        }

在这里插入图片描述
注意事项:

1. short 占用 2 个字节, 表示的数据范围是 -32768 -> +32767

2. 这个表示范围比较小, 一般不推荐使用.

4.byte类型

byte，即字节，由8位的二进制组成。Java也提供了一个byte数据类型，并且是基本类型。
在计算机中，8位带符号二进制数的取值范围是[-128, 127]，
所以在Java中，byte类型的取值范围也是[-128, 127]。

取值范围分析

一直在想为什么不是 -128 到 128呢？今天分析了一下这个问题。

首先我们得明白一件事情，那就是位运算规则：

正数的最高位都是 0 ，正数的值就是二进制表示的值。

负数的最高位都是 1 ，负数的值是取反后加一然后加个负号得到得值。

浮点类型

在这里插入图片描述

1.单精度浮点型–float

语法格式：

float 变量名 = 初始值;

代码示例：

  public static void main(String[] args) {
            float num = 1.0f;    // 写作 1.0F 也可以
            System.out.println(num);
        }

在这里插入图片描述

2.双精度浮点型–double

语法格式：

double 变量名 = 初始值;

代码示例：

  public static void main(String[] args) {
        double num = 1.0;
        System.out.println(num);
    }

在这里插入图片描述

※关于浮点型数据的除法运算

在 Java 中, int 除以 int 的值仍然是 int(会直接舍弃小数部分).

如果想得到 0.5, 需要使用浮点类型计算（一般习惯上都使用double类型）

    public static void main(String[] args) {
        int a = 1;
        int b = 2;
        System.out.println("1/2="+a / b);
        double c=1.0;
        System.out.println("1.0/2="+c / b);
        float d= 2.0F;
        System.out.println("1/2.0="+a/d);
    }

在这里插入图片描述
只要除数和被除数中有一个是浮点型，得数就是浮点型。

字符型–char

在 C 语言中使用 ASCII 表示字符, 而 Java 中使用 Unicode 表示字符. 因此一 个字符占用两个字节, 表示的
字符种类更多, 包括中文.

语法格式：

char 变量名 = 初始值;

代码示例：

	public static void main(String[] args) {
	        char ch1 = 'A';
	        char ch2 = 111;
	        char ch3 = 0x134;
	        char ch4 = '中';
	        System.out.println(ch1);
	        System.out.println(ch2);
	        System.out.println(ch3);
	        System.out.println(ch4);
	        System.out.println(ch2-ch1);
	    }

在这里插入图片描述

注意事项：

1.JAVA中，char占2字节，16位。可在存放汉字。
2.char赋值：可以是单个字符，也可以是整数（十进制、十六进制都可以，但是要注意范围：0~65535

）输出的字符对应ascll码表。
在这里插入图片描述

3.char类型可以进行加减运算

    public static void main(String[] args) {
        char m='a';
        System.out.println(m);
        m='a'+'b';
        System.out.println("'a'+'b'="+m);   //char类型相加，提升为int类型，输出对应的字符
           // a和b分别对应的数值为97和98，相加等于195
        int k='a'+'b';
        System.out.println("'a'+'b'="+k);  //a+b对应ascll相加没有超过int范围 直接输出195
        m='a'+1;
        System.out.println("'a'+1="+m);   //提升为int，计算结果98对应的字符是b。
        m='喜'+'欢';
        System.out.println("'喜'+'欢'="+m);
        int n = '喜'+'欢';
        System.out.println("'喜'+'欢'="+n);
    }

在这里插入图片描述
从以上可以看出：char类型可以转换为int类型进行运算，但是int类型不可以转换为char类型。

具体原因请看本文章：基本数据类型转换规则

布尔型–boolean

布尔类型通常被用在流程控制中，作为判断条件。
语法格式：

boolean 变量名 = 初始值;

代码示例：

	public static void main(String[] args) {
	        boolean value1 = true;
	        boolean value2 = false;
	        System.out.println(value1);
	        System.out.println(value2);
	    }

在这里插入图片描述
注意事项：

1.布尔类型是表示逻辑状态的类型。java语言通过关键字boolean来定义布尔类型变量。
2.只有true和false两个值，分别代表布尔逻辑中的“真”和“假”。
3.Java语言虽然定义了boolean这种数据类型，但是只对它提供了非常有限的支持。在Java虚拟机中没有任何供boolean值专用的字节码指令，Java语言表达式所操作的boolean值，在编译之后都使用Java虚拟机中的int数据类型来代替。

但是，要注意boolea类型并不能和int类型的数据进行比较、赋值
在这里插入图片描述

三.基本数据类型转换规则

在这里插入图片描述
基本数据类型从小到大的顺序：

在这里插入图片描述

自动类型转换

也叫隐式类型转换：小类型到大类型的转换

不同数字类型的变量之间赋值, 表示范围更小的类型能隐式转换成范围较大的类型

在这里插入图片描述

    public static void main(String[] args) {
        byte a = 100;  //byte 表示的数据范围是 -128 -> +127,100 在范围之内.
                       // 从byte类型可以隐式提升至int类型
        int b = 100;
        a=b;  //从int类型转换到byte类型会有精度损失 所以报错
        byte c = 128;// 128 已经超过byte范围
        short s =1000;
        short k=100000000;//超出short范围（-32768--32767）
    }

整数直接量可以直接赋值给byte、short、char，但不能超取值范围。

强制类型转换

也叫显式类型转换：大类型到小类型的转换

大类型转换小类型，需在变量前添加要转换成的数据类型。

在这里插入图片描述

注意事项：

1.整型默认是int类型；小数类型默认是double；char可当成一种特殊的整型。

2.boolean类型不能转换成其他任何数据类型。

3.所有的byte型、short型和char的值在运算时将被提升到int型

4.如果运算时其中一个操作数是long型，计算结果就是long型（float、double同理），
结果要拿long类型变量接收，否则会造成精度损失。

四.运算符

Java运算符按功能可分为：算数运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符、赋值运算符和条件运算符。

算数运算符

算术运算符包括通常的加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）、取模（%）。
需要注意的是：许多语言中的取模运算只能用于整数型，Java对此做了扩展，它允许对浮点数进行取模操作。例如，3%2 的结果是 1, 15.2%5 的结果是 0.2。取模操作还可以用于负数，结果的符号与第一个操作数的符号相同，例如，5%-3 的结果是 2，-5%3 的结果是-2。
此外，算术运算符还有自增“++”和自减“–”两种。这两种运算符有前缀形式和后缀形式，含义有所不同。例如，i++ 和 ++i 的执行顺序是不一样的，i++ 在 i 使用之后再 +1，++i 在 i 使用之前先 +1。i-- 和 --i 的情况于此类似。

    public static void main(String[] args) {
        int n=1;
        System.out.println("n="+ n++);
        System.out.println("n="+ n);
        System.out.println("n="+ ++n);
    }

注意：

1. 如果不取自增运算的表达式的返回值, 则前置自增和后置自增没有区别.

2. 如果取表达式的返回值, 则前置自增的返回值是自增之后的值, 后置自增的返回值是自增之前的值.

在这里插入图片描述

关系运算符

关系运算符用来比较两个值，包括大于（>）、小于（<）、大于等于（>=）、小于等于（<=）、等于（==）和不等于（!=）6种。

关系运算符都是二元运算符，也就是每个运算符都带有两个操作数，运算的结果是一个逻辑值（关系运算符的表达式返回值都是boolean型）。
Java允许“==”和“!=”两种运算符用于任何数据类型。

public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        System.out.println(a == b);
        System.out.println(a != b);
        System.out.println(a < b);
        System.out.println(a > b);
        System.out.println(a <= b);
        System.out.println(a >= b);
    }

在这里插入图片描述

逻辑运算符

逻辑运算符包括逻辑与（&&）、逻辑或（||）和逻辑非（!）。前两个是二元运算符，后一个是一元运算符。

    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        int c = 10;
        if(a==b && a==c){  // &&两侧有一侧为假就为假（全真为真，一假全假）
            System.out.println(1);
        }
        if(a==b || a==c){  // ||两侧有一侧为真就为真
            System.out.println(2);
        }
        boolean d=false;
        if(!d){    //! 操作数为 true, 结果为 false; 操作数为 false, 结果为 true(取反)
            System.out.println(3);
        }
    }

在这里插入图片描述
Java对逻辑与和逻辑或提供“短路”功能，也就是在进行运算时，先计算运算符左侧的表达式的值，如果使用该值能得到整个表达式的值，则跳过运算符右侧表达式的计算，否则计算运算符右侧表达式，并得到整个表达式的值。

  public static void main(String[] args) {
        //我们都知道, 计算 10 / 0 会导致程序抛出异常. 
        //但是代码却能正常运行, 说明 10 / 0 并没有真正被求值.
        System.out.println(10 > 20 && 10 / 0 == 0); // 打印 false
        System.out.println(10 < 20 || 10 / 0 == 0); // 打印 true
    }

对于 && , 如果左侧表达式值为 false, 则表达式的整体的值一定是 false, 无需计算右侧表达式.
对于 ||, 如果左侧表达式值为 true, 则表达式的整体的值一定是 true, 无需计算右侧表达式.

位运算符

位运算符用来对二进制位进行操作，包括按位取反（~）、按位与（&）、按位或（|）、异或（^）、右移（>>）、左移（<<）和无符号右移（>>>）。
位运算符只能对整数型和字符型数据进行操作。

1. 取反（~）

参加运算的一个数据，按二进制位进行“取反”运算。
运算规则：~1=0； ~0=1；

即：对一个二进制数按位取反，即将0变1，1变0。
在这里插入图片描述

2. 按位与（&）

运算规则：0&0=0; 0&1=0; 1&0=0; 1&1=1；
即：两位同时为“1，结果才为“1，否则为0。
在这里插入图片描述

3. 按位或（|）

运算规则：0 | 0=0； 0 | 1=1； 1 | 0=1； 1 | 1=1；
即：参加运算的两个对象只要有一个为1，其值为1。
在这里插入图片描述

4. 异或（^）

运算规则：0^0=0； 0^1=1； 1 ^0=1； 1^1=0；
即：参加运算的两个对象，如果两个相应位为“异”（值不同），则该位结果为1，否则为0。
在这里插入图片描述
异或(^)运算的骚操作：不创建第三个变量，交换两个变量的值；

5. 左移（<<）

运算规则：按二进制形式把所有的数字向左移动对应的位数，高位移出（舍弃），低位的空位补零。在这里插入图片描述
可以看到3>>1以后变成了6，有些时候可以用左位移运算符代替乘2的操作

思考一下：如果任意一个十进制的数左位移32位，右边补位32个0，十进制岂不是都是0了？当然不是！！！当int 类型的数据进行左移的时候，当左移的位数大于等于32位的时候，位数会先求余数，然后再进行左移，也就是说，如果真的左移32位 12345 << 32 的时候，会先进行位数求余数，即为 12345<<(32%32) 相当于 12345<< 0 ，所以12345<< 33 的值和12345<<1 是一样的，都是 24690。

6. 右移（>>）

运算规则：按二进制形式把所有的数字向右移动对应的位数，低位移出（舍弃），高位的空位正数补0，负数补1。
在这里插入图片描述

右移后得到的值和int 类型的数据除以2取整所得的值一样，所以有些时候也会被用来替代除2操作，但是切记二者根本上是不同的不可混淆。
另外，对于超过32位的位移，和左移运算符一样，，会先进行位数求余数。

7. 无符号右移（>>>）

无符号右移运算符和右移运算符是一样的，不过无符号右移运算符在右移的时候是补0的，而右移运算符是补符号位的。
（对于源码、反码、补码不熟悉的同学，这里就不再进行补充了讲解了。）
计算机里的负数都是用补码（正数不变，负数符号位不变，真值部分取反，然后+1）表示的。
在这里插入图片描述

赋值运算符

赋值运算符的作用就是将常量、变量或表达式的值赋给某一个变量。

在这里插入图片描述
+= -= *= /= %=叫增量赋值运算符

public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        a += 1; // 等价于 a = a + 1
        System.out.println(a);
    }

条件运算符

条件运算符（ ? : ）也称为 “三元运算符”或“三目运算符”。
语法格式：布尔表达式？表达式1 ：表达式2。

当布尔表达式的值为 true 时, 整个表达式的值为表达式1 的值; 
当布尔表达式的值为 false 时, 整个表达式的值为 表达式 2 的值.

 public static void main(String[] args) {
        // 求两个整数的最大值
        int a = 10;
        int b = 20;
        int max = a > b ? a : b;
        System.out.println(max);
    }

在这里插入图片描述

※运算符的优先级

在对一个表达式进行计算时，如果表达式中含有多种运算符，则要安运算符的优先次序一次从高向低进行。运算符的优先次序如下：
在这里插入图片描述
以上就是我总结的数据类型和运算符的相关知识点，如果您觉得有帮助，请动动小手点赞、评论、收藏。如果发现问题，也可以i在评论区指出，我会第一时间改正。
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