01_算数运算符（加 减 乘 除 ++ -- %）
一、算术运算符概述
算术运算符用于执行基本的数值运算，是 Java 中最常用的运算符之一。主要包括：
- 基本运算符：+（加）、-（减）、*（乘）、/（除）、%（取余）
- 增量运算符：++（自增）、--（自减）
这些运算符可以用于整数、浮点数等基本数据类型，部分运算符（如 +）也可用于字符串拼接。
二、基本算术运算符（+、-、*、/、%）
2.1 加法运算符（+）
- 功能：执行数值相加或字符串拼接
- 语法：操作数1 + 操作数2
- 示例：
int a = 5 + 3; // 结果8
double b = 2.5 + 1.5; // 结果4.0
String str = "Hello" + "World"; // 结果"HelloWorld"
- 注意事项：
- 当其中一个操作数为字符串时，执行拼接而非加法
- 整数相加可能溢出，需注意数据类型范围
int max = Integer.MAX_VALUE;
int overflow = max + 1; // 结果为-2147483648（溢出）
2.2 减法运算符（-）
- 功能：执行数值相减
- 语法：操作数1 - 操作数2
- 示例：
int diff = 10 - 3; // 结果7
double d = 5.0 - 2.5; // 结果2.5
- 注意事项：
- 可作为单目运算符表示负数（如-5）
int num = -10; // 负数
int result = -(-5); // 结果5（负负得正）
2.3 乘法运算符（*）
- 功能：执行数值相乘
- 语法：操作数1 * 操作数2
- 示例：
int product = 4 * 5; // 结果20
double area = 3.14 * 2 * 2; // 圆面积计算
- 注意事项：
整数相乘可能溢出，建议用 long 类型存储结果
int a = 100000;
int b = 200000;
long result = (long)a * b; // 避免int溢出
2.4 除法运算符（/）
- 功能：执行数值相除
- 语法：操作数1 / 操作数2
- 示例：
int quotient = 10 / 3; // 结果3（整数除法取整）
double d = 10.0 / 3; // 结果3.3333333333333335
- 注意事项：
- 整数除法会舍去小数部分，而非四舍五入
- 除数不能为 0，否则抛出ArithmeticException
int error = 10 / 0; // 运行时异常：ArithmeticException
2.5 取余运算符（%）
- 功能：获取除法运算的余数
- 语法：操作数1 % 操作数2
- 示例：
int rem = 10 % 3; // 结果1（10=3*3+1）
int negative = -10 % 3; // 结果-1（符号与被除数一致）
- 注意事项：
- 余数的符号与被除数一致
- 常用于判断奇偶性或循环周期计算
boolean isEven = num % 2 == 0; // 判断偶数
三、增量运算符（++、--）
3.1 自增运算符（++）
- 功能：将变量值加 1，分为前缀自增（++var）和后缀自增（var++）
- 语法：
int a = 5;
int b = ++a; // 前缀：先自增，再赋值（a=6, b=6）
int c = a++; // 后缀：先赋值，再自增（a=7, c=6）
- 示例：
int x = 10;
System.out.println(++x); // 输出11（x=11）
int y = x++;
System.out.println(y); // 输出11（y=11, x=12）
3.2 自减运算符（--）
- 功能：将变量值减 1，分为前缀自减（--var）和后缀自减（var--）
- 语法：
int a = 5;
int b = --a; // 前缀：先自减，再赋值（a=4, b=4）
int c = a--; // 后缀：先赋值，再自减（a=3, c=4）
- 示例：
int x = 10;
System.out.println(--x); // 输出9（x=9）
int y = x--;
System.out.println(y); // 输出9（y=9, x=8）
3.3 前缀与后缀的区别
| 类型 | 执行顺序 | 表达式值 | 变量最终值 |
|---|---|---|---|
| 前缀 ++ | 先自增，再参与运算 | 自增后的值 | 自增后的值 |
| 后缀 ++ | 先参与运算，再自增 | 自增前的值 | 自增后的值 |
| 前缀 -- | 先自减，再参与运算 | 自减后的值 | 自减后的值 |
| 后缀 -- | 先参与运算，再自减 | 自减前的值 | 自减后的值 |
3.4 特殊场景应用
- 循环计数器：
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(i); // 输出0-4
}
- 复合赋值：
int a = 5;
a += 3; // 等价于a = a + 3（a=8）
四、运算符优先级与结合性
4.1 优先级顺序（由高到低）
- 增量运算符（++、--）
- 单目运算符（+、-）
- 乘除取余（*、/、%）
- 加减（+、-）
4.2 结合性
- 增量运算符：从右到左（如a++）
- 乘除取余：从左到右（如a * b / c）
- 加减：从左到右（如a + b - c）
4.3 示例与注意事项
int a = 5;
int b = 2;
int c = a++ + --b * 2; // 计算顺序：
// 1. --b → b=1
// 2. 1*2=2
// 3. a++ → 取a=5参与运算，然后a=6
// 4. 5+2=7 → c=7
System.out.println(c); // 输出7
建议用括号明确运算顺序，避免依赖默认优先级
int result = (a + b) * c; // 明确先加后乘
五、算术运算符与数据类型转换
5.1 自动类型提升
当不同类型数据参与运算时，会自动提升为范围更大的类型：
byte b = 5;
int i = 10;
long l = b + i; // byte和int自动提升为long
5.2 强制类型转换
如需将结果转换为特定类型，需使用强制类型转换：
double d = 5.9;
int i = (int) d; // 结果为5（小数部分丢失）
5.3 示例：混合运算
int a = 10;
double b = 3.5;
float c = 2.0f;
// 运算顺序：a先转为double，c转为double，结果为double
double result = a + b * c; // 10 + 3.5*2.0 = 17.0
六、常见问题与最佳实践
6.1 整数除法的精度问题
- 问题：整数除法会舍去小数部分
- 解决：将其中一个操作数转为浮点数
int a = 5;
int b = 2;
double result = (double)a / b; // 结果2.5（正确）
int wrong = a / b; // 结果2（错误）
6.2 自增运算符在表达式中的副作用
- 问题：前缀 / 后缀自增会改变变量值，可能导致意外结果
- 建议：避免在复杂表达式中使用自增 / 自减运算符
// 不推荐（难以理解）
int x = 5;
int y = (x++) + (++x) - (x--); // 结果依赖执行顺序，可读性差
// 推荐（分步骤）
int x = 5;
x++; // x=6
int temp = ++x; // temp=7, x=7
temp -= x--; // temp=0, x=6
6.3 字符串拼接的陷阱
- 问题：+ 用于字符串拼接时，需注意运算顺序
- 示例：
int a = 10;
int b = 20;
System.out.println("结果：" + a + b); // 输出"结果：1020"
System.out.println("结果：" + (a + b)); // 输出"结果：30"（正确）
6.4 取余运算的符号问题
- 规则：余数符号与被除数一致
System.out.println(10 % 3); // 1（10=3*3+1）
System.out.println(-10 % 3); // -1（-10=3*(-4)+2？不，-10=3*(-4)+2 → 余数应为2？实际JVM实现为-1，因为-10 = 3*(-3) + (-1)）
System.out.println(10 % -3); // 1
System.out.println(-10 % -3);// -1
七、总结
- 基本运算符：
- +：加法或字符串拼接
- -：减法或负数
- *：乘法
- /：除法（整数除法取整）
- %：取余（余数符号与被除数一致）
- 增量运算符：
- ++：自增（前缀先增后用，后缀先用后增）
- --：自减（前缀先减后用，后缀先用后减）
- 最佳实践：
- 复杂运算用括号明确顺序
- 整数除法转浮点数避免精度丢失
- 字符串拼接注意运算顺序
- 避免在表达式中滥用自增 / 自减运算符
掌握算术运算符的使用规则和注意事项，是 Java 编程的基础技能，合理使用这些运算符可以编写高效、清晰的代码。
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