Java 整数运算

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Java 整数运算

Java 提供了丰富的整数运算操作，包括基本的算术运算、位运算以及各种赋值运算。下面详细介绍 Java 中的整数运算。

一、基本算术运算

Java 支持以下基本算术运算符：

示例代码

public class BasicArithmetic {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 3;
        
        System.out.println(a + " + " + b + " = " + (a + b));  // 13
        System.out.println(a + " - " + b + " = " + (a - b));  // 7
        System.out.println(a + " * " + b + " = " + (a * b));  // 30
        System.out.println(a + " / " + b + " = " + (a / b));  // 3 (整数除法)
        System.out.println(a + " % " + b + " = " + (a % b)); // 1
        
        // 注意整数除法的特性
        System.out.println("5 / 2 = " + (5 / 2));  // 2
    }
}

二、自增和自减运算

Java 提供了自增(++)和自减(--)运算符：

前自增与后自增的区别

public class IncrementDecrement {
    public static void main(String[] args) {
        int x = 5;
        int y = x++;  // 后自增：先赋值，再自增
        
        System.out.println("x = " + x);  // 6
        System.out.println("y = " + y);  // 5
        
        int a = 5;
        int b = ++a;  // 前自增：先自增，再赋值
        
        System.out.println("a = " + a);  // 6
        System.out.println("b = " + b);  // 6
    }
}

三、复合赋值运算

Java 支持复合赋值运算符，将运算和赋值结合：

示例代码

public class CompoundAssignment {
    public static void main(String[] args) {
        int num = 10;
        
        num += 5;  // 等价于 num = num + 5
        System.out.println("num += 5 → " + num);  // 15
        
        num -= 3;  // 等价于 num = num - 3
        System.out.println("num -= 3 → " + num);  // 12
        
        num *= 2;  // 等价于 num = num * 2
        System.out.println("num *= 2 → " + num);  // 24
        
        num /= 4;  // 等价于 num = num / 4
        System.out.println("num /= 4 → " + num);  // 6
        
        num %= 5;  // 等价于 num = num % 5
        System.out.println("num %= 5 → " + num);  // 1
    }
}

四、位运算

Java 提供了对整数进行位级操作的运算符：

位运算示例

public class BitwiseOperations {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 5;  // 二进制 0101
        int b = 3;  // 二进制 0011
        
        System.out.println(a + " & " + b + " = " + (a & b));  // 1 (0001)
        System.out.println(a + " | " + b + " = " + (a | b));  // 7 (0111)
        System.out.println(a + " ^ " + b + " = " + (a ^ b));  // 6 (0110)
        System.out.println("~" + a + " = " + (~a));          // -6 (补码表示)
        
        System.out.println(a + " << 1 = " + (a << 1));      // 10 (1010)
        System.out.println(a + " >> 1 = " + (a >> 1));      // 2 (0010)
        System.out.println("-5 >>> 1 = " + (-5 >>> 1));     // 2147483645
    }
}

五、整数运算注意事项

1. 整数溢出：当运算结果超出数据类型的范围时会发生溢出

   int max = Integer.MAX_VALUE;
   System.out.println(max + 1);  // -2147483648 (溢出)
   

2. 整数除法：两个整数相除结果仍为整数，小数部分被截断

   System.out.println(5 / 2);  // 2 不是 2.5
   

3. 运算优先级：运算符有明确的优先级顺序，不确定时应使用括号

   int result = 5 + 3 * 2;  // 11 不是 16
   

4. 类型提升：运算时小类型会自动提升为大类型

   byte b1 = 10;
   byte b2 = 20;
   // byte b3 = b1 + b2;  // 错误，因为byte运算会自动提升为int
   byte b3 = (byte)(b1 + b2);  // 正确，需要强制转换
   

六、Math 类的实用方法

Java 的 Math 类提供了许多有用的数学方法：

public class MathOperations {
    public static void main(String[] args) {
        // 绝对值
        System.out.println("Math.abs(-10) = " + Math.abs(-10));  // 10
        
        // 最大值和最小值
        System.out.println("Math.max(5, 10) = " + Math.max(5, 10));  // 10
        System.out.println("Math.min(5, 10) = " + Math.min(5, 10));  // 5
        
        // 幂运算
        System.out.println("Math.pow(2, 3) = " + Math.pow(2, 3));  // 8.0 (返回double)
        
        // 平方根
        System.out.println("Math.sqrt(16) = " + Math.sqrt(16));  // 4.0
        
        // 随机数 [0.0, 1.0)
        System.out.println("Math.random() = " + Math.random());
    }
}

通过掌握这些整数运算知识，你可以在 Java 程序中高效地进行各种数值计算和位操作。