Java基础 - 类型和运算

11.类型和运算

11.1进制

对于任何一种进制---X进制，就表示某一位置上的数运算时是逢X进一位后自己归0。 十进制是逢十进一，十六进制是逢十六进一，二进制就是逢二进一，以此类推，x进制就是逢x进位。

计算机中的进制：

• 二进制:由两个基本数字0，1组成，运算规律是逢二进一。计算机都使用二进制存储数据.
• 八进制:由0、1、2、3、4、5、6、7组成,运算规律是逢八进一.
• 十进制:由0，1，2、3、4、5、6、7、8、9组成.
• 十六进制:由0～9以及A，B，C，D，E，F组成.

二进制数系统中，位简记为b,也称为比特，位是数据存储的最小单位.

每个二进制数字0或1就是一个位(bit)。其中8 bit 就称为一个字节（Byte）

• 1B（byte，字节）= 8 bit；
• 1KB（Kibibyte，千字节）= 1024B；
• 1MB（Mebibyte，兆字节，百万字节，简称“兆”）=1024KB；
• 1GB（Gigabyte，吉字节，十亿字节，又称“千兆”）=1024MB；
• 1TB（Terabyte，万亿字节，太字节）=1024GB；

进制的转换:

• 十进制和X进制之间转换:

  十进制--->八进制/十六进制/X进制

  十进制转X进制，使用倒除法，让被除数每次都除以X，所得的商如果大于了X，那继续除，并且记录好每次所除留下来的余数，然后把最后留下的商和余数的反写拼在一起就是结果

• X进制和十进制之间转换

  八进制/十六进制/X进制 ---> 十进制:

  X进制转十进制，把这个X进制数从末位开始分别乘以X的n-1次方（n表示第几个数位），所得的权再相加

11.2 原码 反码 补码###

在计算机内，有符号数有3种表示法：原码、反码和补码

所有数据的运算都是采用补码进行的,存储也是用补码

1. 原码

   最高位为符号位，“0”表示正，“1”表示负，其余位表示数值的大小

2. 反码

   正数的反码与原码一样

   负数的反码是对其原码逐位取反，但符号位除外。

3. 补码

   正数的补码与原码一样

   负数的补码是在其反码的末位加1。

例子:

+3(0000 0011) 

原码,反码,补码都是0000 0011

-3(1000 0011) 

原码:1000 0011    反码:1111 1100  补码:1111 1101

11.3 常量和变量

1. 常量

   常量分类:

   • 字面量/直接量：一个写死的固定不变的值，如整数1/2/3/110等等。小数3.14。布尔常量true/false等

   • final修饰的变量

2. 变量

   • 变量的特点：

     1. 占据着内存中的某一块存储区域；

     2. 该区域有自己的名称（变量名）和类型（数据类型）；

     3. 可以被重复使用;

     4. 该区域的数据可以在同一类型范围内不断变化；

   • 定义变量的语法：

     1. 先定义变量,再赋值:

        数据类型 变量名;

        变量名 = 值;

     2. 或在声明时同时赋值:

        数据类型 变量名 = 初始化值;

11.4 数据类型

分类

1. 基本数据类型，又称为原生数据类型；

   1. 整数型： byte、short、int 、long

   2. 浮点数型：float、double

   3. 字符型： char

   4. 布尔型： boolean

1. 引用数据类型，又称为对象数据类型，包括类，接口，数组等；

基本数据类型

1. 布尔型boolean

   1位, 该类型的值只能是true 或 false，表示真或假。

2. 整数类型

     类型     占位(字节)      范围
    byte        1       [-128 ~ 127]
             
    short       2       [-32768 ~ 32767]
             
    int         4       [-21E ~ 21E]
             
    long        8       [-9*10^18 ~ 9 *10^18]
   

   • 一个整型的字面量默认是int类型.

   • 声明long型变量后加上‘l’或‘L’，因小写的l容易和数字1相混淆，建议使用大写L。

3. 浮点型

     类型     占位(字节)      范围
    float           4       [-3.4E38 ~ 3.4E38]   

    double          8       [-1.7E308 ~ 1.7E38] 

- float表示单精度类型，double表示双精度类型，但是二者都不能表示精确的小数。

- Java的浮点类型常量有两种表现形式：
 
    - 十进制形式： 例如：3.14 ，168.0， 0.618
    
    - 科学计数法形式： 例如：3.14e2， 3.14E2， 1000E-2
     
    - 科学计数法表达式返回的结果是double类型。

- 一个浮点类型的字面量默认是double类型

- 若要声明一个常量为float型，则需在常量后加上f  或 F，double常量后面的D或d可省略。

- 注意：Java里只有浮点型的变量才可以接受科学计算式结果

4. 字符型

   • char类型，只能存储1个字符，使用的是16位的无符号整数或者Unicode字符，Java对字符采用Unicode字符编码

   • Unicode是一种跨平台的编码方式，Java的字符占两个字节，可以表示一个汉字。

   char常量的主要表示形式：

   • 直接使用单个字符来指定字符常量，格式如'◆'、'A'，'7'；

   • 直接作为整数类型使用，但是数据范围在[0，65535]，格式如97，但是打印出来的值依然是ASCII码表对应的图,如97打印出来是字符a。

转义字符

\ 就是转义字符

1. 将普通字符转为特殊用途，一般是编程语言中，用于表示不能直接显示的字符。

    tab建 --> \t     换行 --> \n
   

2. 用来将特殊意义的字符转换回它原来的意义。

    双引号（"），单引号（'），反斜线（\）
   

类型转换

• boolean不属于数值类型,不参与转换.

• short与char不能相互转换

• 自动类型转换

  也称为“隐式类型转换"

  • 当把小数据范围类型的数值或变量赋给另一个大数据范围类型变量，系统可以完成自动类型转型。

  • 当常量值在变量范围内,会自动转换, byte b1 = 100;

• 强制类型转换

  也称为“显示类型转换"

  • 当把大范围类型的数值或变量赋给另一个小范围类型变量时，此时系统不能自动完成转换，需要加上强制转换符

  • 可能造成数据精度的降低或溢出，所以使用时要格外注意。

      byte a = (byte)128; //输出 a 的值为 -128
    
      原因: 128 默认是int型  0000 00000 0000 0000 0000 0000 1000 0000   以int类型计算十进制值为128
      
      强制转换成byte类型后    1000 0000  此时以byte类型计算十进制值为-128
    

• 表达式类型的自动提升

  当一个算术表达式中包含多个基本数据类型(boolean除外)的值时，整个算术表达式的数据类型将在数据运算时出现类型自动提升

  提升规则:

  1. 所有的byte、short、char类型被自动提升到int类型；

  2. 整个表达式的最终结果类型被提升到表达式中类型最高的类型；

  基本类型中只要看到了double参与运算,结果一定是double

11.5 Java运算符

1. 算术运算符

   • 加号：在操作数值、字符、字符串时其结果是不同的

     • 当两个字符相加得到的是ASCII码表值，

     • 当两个字符串相加时表示将两个字符串连接在一起，从而组成新的字符串。

   • 除号：整数在使用除号操作时，得到的结果仍为整数（小数部分忽略），当整数除以0的时候，会引发算术异常。

       正无穷大(Infinity):正整数除以0.0时;
       负无穷大(-Infinity):负整数除以0.0时;
       NaN(Not a Number):当0.0除以0.0时，浮点数或整数%0.0
     

   • 取模：模数的符号忽略不计，结果的正负取决于被模数.

       5 % -2  输出1
     

   • 无穷大和NaN都属于double浮点类型,但是所有正无穷大都是相等的,所有负无穷大也是相等的,NaN永远不相等,也不等于自己.

   • 数据溢出问题:

       int max = 2147483647;
       int min = -2147483648;
     
       max + 1     输出-2147483648
       min - 1         输出2147483647
     

   • 自增：++，递增操作符，使变量值增加1，有前置和后置之分，只能操作变量。

     唯一的区别是：

     • 前置（++result）: result+1 之后再输出值

     • 后置（result++）: 先输出值,再result+1。

     如果仅仅执行简单的递增操作（只写result++或++result），那么选用任意一个都可以。

   • 自减： -- ，递减操作符，使变量值减去1，有前置和后置之分，只能操作变量。

2. 赋值运算符

   专门为变量指定值或重新指定值

    =   赋值
    +=  -=  *=  /=  %=
   

3. 比较运算符

    ==：等于，若比较的是两个操作数都是数值类型，即使他们的类型不同，只要值相同就返回true。 
   
    !=   <  >   <=  >=
   
    instanceof  检查是否是类的对象
   

4. 三元运算符

   语法格式：X ? Y ：Z，

   其中x为boolean类型表达式，先计算X的值，若X结果为true则整个三目运算表达式的结果是Y，否则就是Z

5. 逻辑运算符

   用于操作两个boolean类型的变量或常量，结果类型也是boolean。

    &：  表示并且，当操作数A和B都为true结果才为true，否则结果result 是false。
   
    &&： 和&结果相同，具有短路效果，如果左边操作数A是false，result 一定为false，且不运行B的运算。
   
    |：  表示或者，A和B都为false结果result为false，只要有A或B是true，结果就是true。
   
    ||： 和|结果相同，具有短路效果，如果左边操作数A是true，result一定为true，且不运行B的运算。
   
    ^：  判断A和B是否不同，不同则为true，相同则为false。
   
    !：  取反，!true结果是false，!fasle结果是true。
   

6. 位运算符

   遵循规则：1相当于true，0相当于false

   &：参与运算的两个数，若相应位数的值都为1，则该位结果值是1，否则是0。

   |：参与运算的两个数相应位中只要有一个1，结果就是1。

   ^：参与运算的两个数相应位相同则结果为0，否则为1。

   ~ ：表示把每个二进制位的“1”换成“0”，把“0”换成“1”。

   << : 左移位

   >> : 右移位 补位是使用源数据的最高位来补

   >>> : 无符号右移位 补位都用0来补,不管最高位是什么

   示例代码:

     //0b开头表示二进制数, _是用来区分位数
     int num1 = 0b0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0101 //5
     int num2 = 0b0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0011 //3
   
    num1 & num2     //...0000_0001 ->1
    num1 | num2     //...0000_0111 ->7
    num1 ^ num2     //...0000_0110 ->6
   
    ~num2           
    //取反后:0b1111_1111_1111_1111_1111_1111_1111_1100  为负数
    负数则需要取补码来计算,补码为...0000_0100 ->4
   
    num2 << 2   //0b0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_1100 ->12
   
    num1 >> 2    //0b0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0001 
   
    -num1       //11111111111111111111111111111011 -->计算出来的是-3的补码
   
    -num1 >> 2      //补位都用0: 00111111111111111111111111111110 ->1073741822
   
    -num1 >>> 2     //补位用最高位: 11111111111111111111111111111110 ->负数用补码计算:-2