Арифметические операции. Битовые операторы присваивания. Операция приведения типов

Тебе наверняка знакомо слово “бит”. Если же нет, давай познакомимся с ним:) Бит - минимальная единица измерения информации в компьютере. Его название происходит от английского “binary digit ” - “двоичное число”. Бит может быть выражен одним из двух чисел: 1 или 0. Существует специальная система счисления, основанная на единицах и нулях - двоичная .

Не будем углубляться в дебри математики и отметим лишь, что любое число в Java можно сконвертировать в его двоичную форму. Для этого нужно использовать классы-обертки. Например, вот как можно сделать это для числа int: public class Main { public static void main (String args) { int x = 342 ; System. out. println (Integer. toBinaryString (x) ) ; } } Вывод в консоль: 101010110 1010 10110 (я добавил пробел для удобства чтения) - это число 342 в двоичной системе. Мы фактически разделили это число на отдельные биты - нули и единицы. Именно с ними мы можем выполнять операции, которые называются побитовыми.

~ - побитовый оператор “НЕ”.

Он работает очень просто: проходится по каждому биту нашего числа и меняет его значение на противоположное: нули - на единицы, единицы - на нули. Если мы применим его к нашему числу 342, вот что получится: 101010110 - число 342 в двоичной системe 010101001 - результат выражения ~342 Попробуем выполнить это на практике: public class Main { public static void main (String args) { int x = 342 ; System. out. println (~ x) ; } } Вывод в консоль: -343 -343 - это наш результат (число 010101001) в привычной десятичной системе:)

& - побитовый оператор “И”

Он, как видишь, довольно похож по написанию на логический “И” (&&). Оператор && , как ты помнишь, возвращает true только если оба операнда являются истинными. Побитовый & работает схожим образом: он сравнивает два числа по битам. Результатом этого сравнения является третье число. Для примера, возьмем числа 277 и 432: 100010101 - число 277 в двоичной форме 110110000 - число 432 в двоичной форме Далее оператор & сравнивает первый бит верхнего числа с первым битом нижнего. Поскольку это оператор “И”, то результат будет равен 1 только в том случае, если оба бита равны 1. Во всех остальных случаях результатом будет 0. 100010101 & 110110000 _______________ 100010000 - результат работы & Мы сравниваем сначала первые биты двух чисел друг с другом, потом вторые биты, третьи и т.д. Как видишь, только в двух случаях оба бита в числах были равны 1 (первый и пятый по счету биты). Результатом всех остальных сравнений стал 0. Поэтому в итоге у нас получилось число 100010000. В десятичной системе ему соответствует число 272. Давай проверим: public class Main { public static void main (String args) { System. out. println (277 & 432 ) ; } } Вывод в консоль: 272

• | - побитовое “ИЛИ”. Принцип работы тот же - сравниваем два числа по битам. Только теперь если хотя бы один из битов равен 1, результат будет равен 1. Посмотрим на тех же числах - 277 и 432:

100010101 | 110110000 _______________ 110110101 - результат работы | Здесь уже результат другой: нулями остались только те биты, которые в обоих числах были нулями. Результат работы - число 110110101. В десятичной системе ему соответствует число 437. Проверим: public class Main { public static void main (String args) { System. out. println (277 | 432 ) ; } } Вывод в консоль: 437 Мы все посчитали верно! :)

• ^ - побитовое исключающее “ИЛИ” (также известно как XOR)

С таким оператором мы еще не сталкивались. Но ничего сложного в нем нет. Он похож на обычное “или”. Разница в одном: обычное “или” возвращает true , если хотя бы один операнд является истинным. Но не обязательно один - если оба будут true - то и результат true . А вот исключающее “или” возвращает true только если один из операндов является истинным. Если истинны оба операнда , обычное “или” вернет true (“хотя бы один истинный“), а вот исключающее или вернет false . Поэтому он и называется исключающим. Зная принцип предыдущих побитовых операций, ты наверняка и сам сможешь легко выполнить операцию 277^432. Но давай лучше лишний раз разберемся вместе:) 100010101 ^ 110110000 _______________ 010100101 - результат работы ^ Вот и наш результат. Те биты, которые были в обоих числах одинаковыми, вернули 0 (не сработала формула “один из”). А вот те, которые образовывали пару 0-1 или 1-0, в итоге превратились в единицу. В результате мы получили число 010100101. В десятичной системе ему соответствует число 165. Давай посмотрим, правильно ли мы посчитали: public class Main { public static void main (String args) { System. out. println (277 ^ 432 ) ; } } Вывод в консоль: 165 Супер! Все именно так, как мы и думали:) Теперь самое время познакомиться с операциями, которые называют битовыми сдвигами . Название, в принципе, говорит само за себя. Мы возьмем какое-то число и будем двигать его биты влево и вправо:) Давай посмотрим как это выглядит:

Сдвиг влево

Сдвиг битов влево обозначается знаком << Пример: public class Main { public static void main (String args) { int x = 64 ; //значение int y = 3 ; //количество int z = (x << y) ; System. out. println (Integer. toBinaryString (x) ) ; System. out. println (Integer. toBinaryString (z) ) ; } } В этом примере число x=64 называется значением . Именно его биты мы будем сдвигать. Сдвигать биты мы будем влево (это можно определить по направлению знака <<) В двоичной системе число 64 = 1000000 Число y=3 называется количеством . Количество отвечает на вопрос “на сколько бит вправо/влево нужно сдвинуть биты числа x ” В нашем примере мы будем сдвигать их на 3 бита влево. Чтобы процесс сдвига был более понятен, посмотрим на картинке. У нас в примере используются числа типа int. Int ’ы занимают в памяти компьютера 32 бита. Вот так выглядит наше изначальное число 64:

А теперь мы, в прямом смысле слова, берем каждый из наших битов и сдвигаем влево на 3 ячейки:

Вот что у нас получилось. Как видишь, все наши биты сдвинулись, а из-за пределов диапазона добавились еще 3 нуля. 3 - потому что мы делали сдвиг на 3. Если бы мы сдвигали на 10, добавилось бы 10 нулей. Таким образом, выражение x << y означает “сдвинуть биты числа х на y ячеек влево”. Результатом нашего выражения стало число 1000000000, которое в десятичной системе равно 512. Проверим: public class Main { public static void main (String args) { int x = 64 ; //значение int y = 3 ; //количество int z = (x << y) ; System. out. println (z) ; } } Вывод в консоль: 512 Все верно! Теоретически, биты можно сдвигать до бесконечности. Но поскольку у нас число int , в распоряжении есть всего 32 ячейки. Из них 7 уже заняты числом 64 (1000000). Поэтому если мы сделаем, например, 27 сдвигов влево, наша единственная единица выйдет за пределы диапазона и “затрётся”. Останутся только нули! public class Main { public static void main (String args) { int x = 64 ; //значение int y = 26 ; //количество int z = (x << y) ; System. out. println (z) ; } } Вывод в консоль: 0 Как мы и предполагали, единичка вышла за пределы 32 ячеек-битов и исчезла. У нас получилось 32-битное число, состоящее из одних нулей.

Естественно, в десятичной системе ему соответствует 0. Простое правило для запоминания сдвигов влево: При каждом сдвиге влево выполняется умножение числа на 2. Например, попробуем без картинок с битами посчитать результат выражения 111111111 << 3 Нам нужно трижды умножить число 111111111 на 2. В результате у нас получается 888888888. Давай напишем код и проверим: public class Main { public static void main (String args) { System. out. println (111111111 << 3 ) ; } } Вывод в консоль: 888888888

Сдвиги вправо

Они обозначаются знаком >> . Делают то же самое, только в другую сторону! :) Не будем изобретать велосипед и попробуем сделать это с тем же числом int 64. public class Main { public static void main (String args) { int x = 64 ; //значение int y = 2 ; //количество int z = (x >> y) ; System. out. println (z) ; } }

В результате сдвига на 2 вправо два крайних нуля нашего числа вышли за пределы диапазона и затерлись. У нас получилось число 10000, которому в десятичной системе соответствует число 16 Вывод в консоль: 16 Простое правило для запоминания сдвигов вправо: При каждом сдвиге вправо выполняется деление на два с отбрасыванием любого остатка. Например, 35 >> 2 означает, что нам нужно 2 раза разделить 35 на 2, отбрасывая остатки 35/2 = 17 (отбросили остаток 1) 17:2 = 8 (отбросили остаток 1) Итого, 35 >> 2 должно быть равно 8. Проверяем: public class Main { public static void main (String args) { System. out. println (35 >> 2 ) ; } } Вывод в консоль: 8

Приоритет операций в Java

В процессе написания или чтения кода тебе часто будут попадаться выражения, в которых одновременно выполняются несколько операций. Очень важно понимать, в каком порядке они будут выполнены, иначе результат может быть неожиданным. Поскольку операций в Java много, все они были выделены в специальную таблицу:

Operator Precedence

Operators	Precedence
postfix	expr++ expr--
unary	++expr --expr +expr ~ !
Multiplicative	* / %
additive	+ -
shift	<< >> >>>
relational	< > <= >= instanceof
equality	== !=
bitwise AND	&
bitwise exclusive OR	^
bitwise inclusive OR	|
logical AND	&&
logical OR	||
ternary	? :
assignment	= += -= *= /= %= &= ^= |= <<= >>= >>>=

Все операции выполняются слева направо , однако с учетом своего приоритета. Например, если мы пишем: int x = 6 - 4/2; вначале будет выполнена операция деления (4/2). Хоть она и идет второй по счету, но у нее выше приоритет . Круглые или квадратные скобки меняют любой приоритет на максимальный. Это ты наверняка помнишь еще со школы. Например, если добавить их к выражению: int x = (6 - 4)/2; первым выполнится именно вычитание, поскольку оно вычисляется в скобках. У логического оператора && приоритет довольно низкий, что видно из таблицы. Поэтому чаще всего он будет выполняться последним. Например: boolean x = 6 - 4/2 > 3 && 12*12 <= 119; Это выражение будет выполняться так:

• boolean x = 6 - 2 > 3 && 12 * 12 <= 119 ;



12*12 = 144


boolean x = 6 - 2 > 3 && 144 <= 119 ;

• boolean x = 4 > 3 && 144 <= 119 ;



• 4 > 3 = true
  

  boolean x = true && 144 <= 119 ;



• 144 <= 119 = false
  

  boolean x = true && false ;



• И, наконец, последним, будет выполнен оператор “И” && .

  boolean x = true && false;
  boolean x = false;
  

  Оператор сложения (+), например, имеет более высокий приоритет, чем оператор сравнения!= (“не равно”);

  Поэтому в выражении:

  Boolean x = 7 != 6+1;

  сначала будет выполнена операция 6+1, потом проверка 7!=7 (false), а в конце - присваивания результата false переменной x . У присваивания вообще самый маленький приоритет из всех операций - посмотри в таблице.

Фух! Лекция у нас получилась большая, но ты справился! Если ты не до конца понял какие-то части этой и предыдущей лекций - не переживай, мы еще не раз коснемся данных тем в будущем. Вот тебе несколько полезных ссылок:

• Отличная в картинках про побитовые операции



• - лекция JavaRush о логических и числовых операциях. Мы до них еще нескоро дойдем, но почитать можно уже сейчас, вреда не будет

Последнее обновление: 30.10.2018

Большинство операций в Java аналогичны тем, которые применяются в других си-подобных языках. Есть унарные операции (выполняются над одним операндом), бинарные - над двумя операндами, а также тернарные - выполняются над тремя операндами. Операндом является переменная или значение (например, число), участвующее в операции. Рассмотрим все виды операций.

В арифметических операциях участвуют числами. В Java есть бинарные арифметические операции (производятся над двумя операндами) и унарные (выполняются над одним операндом). К бинарным операциям относят следующие:

операция сложения двух чисел:

Int a = 10; int b = 7; int c = a + b; // 17 int d = 4 + b; // 11

операция вычитания двух чисел:

Int a = 10; int b = 7; int c = a - b; // 3 int d = 4 - a; // -6

операция умножения двух чисел

Int a = 10; int b = 7; int c = a * b; // 70 int d = b * 5; // 35

операция деления двух чисел:

Int a = 20; int b = 5; int c = a / b; // 4 double d = 22.5 / 4.5; // 5.0

При делении стоит учитывать, так как если в операции участвуют два целых числа, то результат деления будет округляться до целого числа, даже если результат присваивается переменной float или double:

Double k = 10 / 4; // 2 System.out.println(k);

Чтобы результат представлял числос плавающей точкой, один из операндов также должен представлять число с плавающей точкой:

Double k = 10.0 / 4; // 2.5 System.out.println(k);

получение остатка от деления двух чисел:

Int a = 33; int b = 5; int c = a % b; // 3 int d = 22 % 4; // 2 (22 - 4*5 = 2)

Также есть две унарные арифметические операции, которые производятся над одним числом: ++ (инкремент) и -- (декремент). Каждая из операций имеет две разновидности: префиксная и постфиксная:

++ (префиксный инкремент)

Предполагает увеличение переменной на единицу, например, z=++y (вначале значение переменной y увеличивается на 1, а затем ее значение присваивается переменной z)

Int a = 8; int b = ++a; System.out.println(a); // 9 System.out.println(b); // 9

++ (постфиксный инкремент)

Также представляет увеличение переменной на единицу, например, z=y++ (вначале значение переменной y присваивается переменной z, а потом значение переменной y увеличивается на 1)

Int a = 8; int b = a++; System.out.println(a); // 9 System.out.println(b); // 8

-- (префиксный декремент)

уменьшение переменной на единицу, например, z=--y (вначале значение переменной y уменьшается на 1, а потом ее значение присваивается переменной z)

Int a = 8; int b = --a; System.out.println(a); // 7 System.out.println(b); // 7

-- (постфиксный декремент)

z=y-- (сначала значение переменной y присваивается переменной z, а затем значение переменной y уменьшается на 1)

Int a = 8; int b = a--; System.out.println(a); // 7 System.out.println(b); // 8

Приоритет арифметических операций

Одни операции имеют больший приоритет чем другие и поэтому выполняются вначале. Операции в порядке уменьшения приоритета:

++ (инкремент), -- (декремент)

* (умножение), / (деление), % (остаток от деления)

+ (сложение), - (вычитание)

Приоритет операций следует учитывать при выполнении набора арифметических выражений:

Int a = 8; int b = 7; int c = a + 5 * ++b; System.out.println(c); // 48

Вначале будет выполняться операция инкремента ++b , которая имеет больший приоритет - она увеличит значение переменной b и возвратит его в качестве результата. Затем выполняется умножение 5 * ++b , и только в последнюю очередь выполняется сложение a + 5 * ++b

Скобки позволяют переопределить порядок вычислений:

Int a = 8; int b = 7; int c = (a + 5) * ++b; System.out.println(c); // 104

Несмотря на то, что операция сложения имеет меньший приоритет, но вначале будет выполняться именно сложение, а не умножение, так как операция сложения заключена в скобки.

Ассоциативность операций

Кроме приоритета операции отличаются таким понятием как ассоциативность . Когда операции имеют один и тот же приоритет, порядок вычисления определяется ассоциативностью операторов. В зависимости от ассоциативности есть два типа операторов:

Левоассоциативные операторы, которые выполняются слева направо

Правоассоциативные операторы, которые выполняются справа налево

Так, некоторые операции, например, операции умножения и деления, имеют один и тот же приоритет. Какой же тогда будет результат в выражении:

Int x = 10 / 5 * 2;

Стоит нам трактовать это выражение как (10 / 5) * 2 или как 10 / (5 * 2) ? Ведь в зависимости от трактовки мы получим разные результаты.

Поскольку все арифметические операторы (кроме префиксного инкремента и декремента) являются левоассоциативными, то есть выполняются слева направо. Поэтому выражение 10 / 5 * 2 необходимо трактовать как (10 / 5) * 2 , то есть результатом будет 4.

Операции с числами с плавающей точкой

Следует отметить, что числа с плавающей точкой не подходят для финансовых и других вычислений, где ошибки при округлении могут быть критичными. Например:

Double d = 2.0 - 1.1; System.out.println(d);

В данном случае переменная d будет равна не 0.9, как можно было бы изначально предположить, а 0.8999999999999999. Подобные ошибки точности возникают из-за того, что на низком уровне для представления чисел с плавающей точкой применяется двоичная система, однако для числа 0.1 не существует двоичного представления, также как и для других дробных значений. Поэтому если в таких случаях обычно применяется класс BigDecimal, который позволяет обойти подобные сиуации.

Конспект лекций по Java. Занятие 4

(none) (none) ::
(none)
( В.Фесюнов )

Операции (operators) в языке Java

Большинство операций Java просты и интуитивно понятны. Это такие операции, как +, -, *, /, <,> и др. Операции имеют свой порядок выполнения и приоритеты. Так в выражении

сначала выполняется умножение, а потом сложение, поскольку приоритет у операции умножения выше, чем у операции сложения. В выражении

сначала вычисляется a + b, а потом от результата вычитается c, поскольку порядок выполнения этих операций слева направо.

Но операции Java имеют и свои особенности. Не вдаваясь в детальное описание простейших операций, остановимся на особенностях.

Начнем с присваивания . В отличии от ряда других языков программирования в Java присваивание — это не оператор, а операция. Семантику этой операции можно описать так.

• Операция присваивания обозначается символом "=". Она вычисляет значение своего правого операнда и присваивает его левому операнду, а также выдает в качестве результата присвоенное значение. Это значение может быть использовано другими операциями. Последовательность из нескольких операций присваивания выполняется справа налево.

В простейшем случае все выглядит как обычно.

Здесь происходит именно то, что мы интуитивно подразумеваем, — вычисляется сумма a и b, результат заносится в x. Но вот два других примера.

В первом сначала 1 заносится в b, результатом операции является 1, потом этот результат заносится в a. Во втором примере вычисляется сумма a и b и результат теряется. Это бессмысленно, но синтаксически допустимо.

Операции сравнения

Это операции >, <, >=, <=, != и ==. Следует обратить внимание, что сравнение на равенство обозначается двумя знаками "=". Операндами этих операций могут быть арифметические данные, результат — типа boolean.

Операции инкремента, декремента

Это операции ++ и --. Так y++ (инкремент) является сокращенной записью y = y +1, аналогично и с операцией декремента (--).

Но с этими операциями есть одна тонкость. Они существуют в двух формах - префиксной (++y) и постфиксной (y++). Действие этих операций одно и то же — они увеличивают (операции декремента — уменьшают) свой операнд на 1, а вот результат у них разный. Префиксная форма в качестве результата выдает уже измененное на 1 значение операнда, а постфиксна -значение операнда до изменения.

A = 5; x = a++; y = ++a;

В этом фрагменте x получит значение 5, а y — 7.

Операция целочисленного деления

Нужно учитывать, что деление одного целого на другое выдает целое, причем не округляет, а отбрасывает дробную часть.

Остаток от деления (значение по модулю)

В Java имеется операция %, которая обозначает остаток от деления.

Расширенные операции присваивания

Кроме обычной операции "=" в Java существуют операции +=, -=, *=, /= и др. Это сокращенные записи. Так a += b полностью эквивалентна a = a + b. Аналогично и с другими такими операциями.

Логические операции

! — отрицание && — логическое "и" || — логическое "или"

Операнды этих операций должны быть типа boolean, результат — boolean. Операции && и || имеют одну особенность — их правый операнд может и не вычислиться, если результат уже известен по левому операнду. Так, если левый операнд операции && — ложь (false), то правый операнд вычисляться не будет, т.к. результат все равно — ложь.

Это свойство нужно учитывать, особенно тогда, когда правый операнд содержит вызов некоторой функции.

Побитовые логические операции

Это операции

& — побитовое "и" | — побитовое "или" ^ — побитовое "исключающее или" ~ — побитовое отрицание

Они выполняются для каждой пары битов своих операндов.

Операции сдвига

<< — сдвиг влево >> — сдвиг вправо >>> — беззнаковый сдвиг вправо

Эти операции сдвигают значение своего левого операнда на число бит, заданное правым операндом.

Условная операци

Это единственная тернарная операция, т.е. операция, имеющая три операнда. Соответственно, для нее используется не один знак операции, а два.

<условие> ? <выражение1> : < выражение2>

Если <условие> истинно, то результатом будет < выражение1>, иначе < выражение2>.

Например, "a < b ? a: b" вычисляет минимум из a и b.

Операция приведения типов

Это очень важная операция. По умолчанию все преобразования, которые могут привести к проблемам, в Java запрещены. Так, нельзя long-значение присвоить int-операнду. В тех случаях, когда это все же необходимо, нужно поставить явное преобразование типа.

Например, пусть метод f(...) выдает long.

int x = (int)f(10);

Здесь (int) — это операция преобразования типа. Операция преобразования типа обозначается при помощи имени типа, взятого в скобки.

Эта операция применима не только к базовым типам, но и к классам. Мы разберем это подробнее, когда будем рассматривать наследование.

Литералы (константы)

Арифметические

Примеры арифметических констант

10 - 010 — это 8 - 0123 — это 83 (1*64 + 2*8 + 3) - 0x10 — это 16 - 0x123 — это 291 (1*256 + 2*16 +3) - 1e5 — это 100000 - 1.23e-3 — это 0.00123

Для указания типа константы применяются суффиксы: l (или L) — long, f (или F) — float, d (или D) — double. Например,

1L — единица, но типа long.

Логические литералы

Логические литералы — это true (истина) и false (ложь)

Строковые литералы

Записываются в двойных кавычках, например

"это строка"

Символьные литералы

Записываются в апострофах, например "F", "ш".

В строковых и символьных литералах есть правила для записи спец. символов. Во-первых, есть набор предопределенных спец. символов. Это

- "\n" — конец строки (перевод строки) - "\r" — возврат каретки - "\t" — табуляция

и ряд других.

Во-вторых, можно явно записать код символа (нужно только знать его). Запись кода обычно выполняется в восьмеричной системе: "\001" — символ с кодом 1 и т.п.

Операторы (statements)

Оператор — выражение

Синтаксис

<выражение>;

Такой оператор состоит из одного выражения, в конце стоит ";". Его действие состоит в вычислении выражения, значение, вычисленное данным выражением, теряется. Т.е. обычно такое выражение содержит операцию присваивания, хотя это по синтаксису не обязательно.

A = 0; x = (a > b ? a: b); cnt++;

Условный оператор (if)

Синтаксис

If (<условие>) <оператор1>

Здесь <условие> — это логическое выражение, т.е. выражение, возвращающее true или false. Как видно из синтаксиса, часть else вляется необязательной. После if и после else стоит по одному оператору. Если нужно поместить туда несколько операторов, то нужно поставить блок . Блок начинается с "{" и заканчивается "}".

В Java принято блок ставить всегда, даже если после if или else стоит один оператор.

If (a > b) { x = a; } else { x = b; } if (flag) { flag = false; init(); }

В последнем примере flag — логическая переменная или поле, init() -метод, вызываемый, если флаг равен true (говорят, "если flag установлен").

Оператор return (уже рассматривали)

Оператор цикла по предусловию (while)

Синтаксис

While (<условие>) <оператор>

Как и в случае оператора if, в Java принято <оператор> заключать в фигурные скобки.

Int i = 0; while (more) { x /= 2; more = (++i < 10); }

В этом примере more должна быть логической переменной или полем, x — некоторой арифметической переменной или полем. Цикл выполняется 10 раз.

Оператор цикла по постусловию (do while)

Синтаксис

Do <оператор> while (<условие>);

Оператор цикла по постусловию отличается от оператора цикла по предусловию только тем, что в нем виток цикла выполняется всегда как минимум один раз, в то время как в операторе по предусловию может не быть ни одного витка цикла (если условие сразу ложно).

Int i = 0; do { x \= 2; more = (++i < 10); } while (more);

Оператор цикла "со счетчиком" (for)

Синтаксис

For (<инициализация>; <условие>; <инкремент>) <оператор>

Заголовок такого цикла содержит три выражения (в простейшем случае). Из наименования оператора можно понять, что он служит для организации цикла со счетчиком. Поэтому выражение <инициализация> выполняется один раз перед первым витком цикла. После каждого витка цикла выполняется выражение <инкремент>, а потом выражение <условие>. Последнее выражение должно быть логическим и служит для задания условия продолжения цикла. Т.е. пока оно истинно, витки цикла будут продолжаться.

Для удобства составления операторов цикла со счетчиком в данной конструкции введено множество расширений.

• <инициализация> может быть не выражением, а описанием с инициализацией типа "int i = 0".
• <инициализация> может быть списком выражений через запятую, например, "i = 0, r = 1" .
• <инкремент> тоже может быть списком выражений, например, "i++, r*=2"
• Все составляющие (<инициализация>, <условие> и <инкремент>) являются необязательными. Для выражения <условие> это означает, что условие считается всегда истинным (т.е. выход из цикла должен быть организован какими-то средствами внутри самого цикла).

Т.е. допустим и такой цикл (бесконечный цикл):

For (;;) { . . . }

For (int i = 0; i < 10; i++) x /=2;

Это самая "экономичная" реализация цикла из предыдущих примеров.

Операторы break и continue

В Java нет операторов goto. Как известно, goto приводит к появлению неструктурированных программ. Операторы break и continue являются структурированными аналогами goto.

Они могут применяться в циклах, а break еще и в операторе выбора (switch). Выполнение оператора break приводит к немедленному завершению цикла. Оператор continue вызывает окончание текущего витка цикла и начало нового. Проверка условия в этом случае все же выполняется, так что continue может вызвать и окончание цикла.

For (int i = 0; ;i++) { if (oddOnly && i%2 == 0) continue; y = (x + 1)/x; if (y — x < 0.001) break; x = y; }

Здесь oddOnly — логическая переменная. Если она установлена, то все витки цикла с четными номерами пропускаются с использованием оператора continue;

Условие окончания цикла в данном примере проверяется в середине цикла и, если оно выполнено, то цикл прекращается при помощи оператора break.

При вложенных циклах операторы break и continue могут относиться не только к тому циклу, в котором они расположены, но и к охватывающему циклу. Для этого охватывающий оператор цикла должен быть помечен меткой, которая должна быть указана в операторе break или continue. Например,

Lbl: while (...) { . . . for (...) { . . . if (...) break lbl; } . . . }

Здесь оператор break вызовет прекращение как цикла for, так и while.

Оператор выбора (switch)

Служит для организации выбора по некоторому значению одной из нескольких ветвей выполнения.

Синтаксис

Switch (<выражение>) { case <константа1>: <операторы1> case <константа2>: <операторы2> . . . }

Выражение должно выдавать целочисленное или символьное значение, константы должны быть того же типа, что и значение этого выражения.

Элементы "case <константа>:" являются метками перехода, если значение выражения совпадает с константой, то будет осуществлен переход на эту метку. Если значение выражения не совпадает ни с одной из констант, то все зависит от наличия фрагмента default. Если он есть, то переход происходит на метку default, если его нет, то весь оператор switch пропускается.

• В операторе switch фрагменты case не образуют какие-либо блоки. Если после последнего оператора данного case-фрагмента стоит следующий case, то выполнение будет продолжено, начиная с первого оператора этого case-фрагмента.
• В силу этого в операторе switch обычно применяется оператор break. Он ставится в конце каждого case-фрагмента.

Пример (файл SymbolTest.java)

Рассмотрим демонстрационную программу, в которой использованы операторы for и switch.

Эта программа генерирует случайным образом 100 символов латинского алфавита и классифицирует их как "гласные", "согласные" и "иногда гласные". В последнюю категорию отнесены символы "y" и "w".

Public class SymbolTest { public static void main(String args) { for (int i = 0; i < 100; i++) { char c = (char)(Math.random()*26 + "a"); System.out.print(c + ": "); switch (c) { case "a": case "e": case "i": case "o": case "u": System.out.println("гласная"); break; case "y": case "w": System.out.println("иногда гласная"); break; default: System.out.println("согласная"); } } } }

В данном примере есть несколько новых для нас элементов.

• Используется метод random() класса Math. Посмотрим документацию по классу Math и разберемся, что он делает.
• В операторе char c = (char)(Math.random()*26 + "a"); производится сложение арифметического значения с символом. При таком сложении в Java символ преобразуется в число, которое равно коду этого символа.
• В операторе System.out.print(c + ": "); используется не println(...), а print(...). Метод print(...) отличается от println(...) только тем, что не переводит печать на новую строку, так что следующий оператор print(...) или println(...) продолжит печать в той же строке.

Следует также обратить внимание на фрагменты case. Формально здесь 7 таких фрагментов, но 5 из них не содержат никаких операторов. Так что, можно считать, что здесь 2 case-фрагмента, но каждый из них имеет несколько меток case.

Задание на дом

• 1 Изменить SymbolTest.java так, чтобы количество генерируемых символов задавалось параметром вызова программы.
• 2 Написать программу, которая в качестве параметров вызова принимает два числа - длины катетов прямоугольного треугольника, а в качестве результата печатает углы в градусах.

(none)

Последнее обновление: 30.10.2018

Побитовые или поразрядные операции выполняются над отдельными разрядами или битами чисел. В данных операциях в качестве операндов могу выступать только целые числа.

Каждое число имеет определенное двоичное представление. Например, число 4 в двоичной системе 100, а число 5 - 101 и так далее.

К примеру, возьмем следующие переменны:

Byte b = 7; // 0000 0111 short s = 7; // 0000 0000 0000 0111

Тип byte занимает 1 байт или 8 битов, соответственно представлен 8 разрядами. Поэтому значение переменной b в двоичном коде будет равно 00000111 . Тип short занимает в памяти 2 байта или 16 битов, поэтому число данного типа будет представлено 16 разрядами. И в данном случае переменная s в двоичной системе будет иметь значение 0000 0000 0000 0111 .

Для записи чисел со знаком в Java применяется дополнительный код (two’s complement), при котором старший разряд является знаковым. Если его значение равно 0, то число положительное, и его двоичное представление не отличается от представления беззнакового числа. Например, 0000 0001 в десятичной системе 1.

Если старший разряд равен 1, то мы имеем дело с отрицательным числом. Например, 1111 1111 в десятичной системе представляет -1. Соответственно, 1111 0011 представляет -13.

Логические операции

Логические операции над числами представляют поразрядные операции. В данном случае числа рассматриваются в двоичном представлении, например, 2 в двоичной системе равно 10 и имеет два разряда, число 7 - 111 и имеет три разряда.

& (логическое умножение)

Умножение производится поразрядно, и если у обоих операндов значения разрядов равно 1, то операция возвращает 1, иначе возвращается число 0. Например:

Int a1 = 2; //010 int b1 = 5;//101 System.out.println(a1&b1); // результат 0 int a2 = 4; //100 int b2 = 5; //101 System.out.println(a2 & b2); // результат 4

В первом случае у нас два числа 2 и 5. 2 в двоичном виде представляет число 010, а 5 - 101. Поразрядное умножение чисел (0*1, 1*0, 0*1) дает результат 000.

Во втором случае у нас вместо двойки число 4, у которого в первом разряде 1, так же как и у числа 5, поэтому здесь результатом операции (1*1, 0*0, 0 *1) = 100 будет число 4 в десятичном формате.

| (логическое сложение)

Данная операция также производится по двоичным разрядам, но теперь возвращается единица, если хотя бы у одного числа в данном разряде имеется единица (операция "логическое ИЛИ"). Например:

Int a1 = 2; //010 int b1 = 5;//101 System.out.println(a1|b1); // результат 7 - 111 int a2 = 4; //100 int b2 = 5;//101 System.out.println(a2 | b2); // результат 5 - 101

^ (логическое исключающее ИЛИ)

Также эту операцию называют XOR, нередко ее применяют для простого шифрования:

Int number = 45; // 1001 Значение, которое надо зашифровать - в двоичной форме 101101 int key = 102; //Ключ шифрования - в двоичной системе 1100110 int encrypt = number ^ key; //Результатом будет число 1001011 или 75 System.out.println("Зашифрованное число: " +encrypt); int decrypt = encrypt ^ key; // Результатом будет исходное число 45 System.out.println("Расшифрованное число: " + decrypt);

Здесь также производятся поразрядные операции. Если у нас значения текущего разряда у обоих чисел разные, то возвращается 1, иначе возвращается 0. Например, результатом выражения 9^5 будет число 12. А чтобы расшифровать число, мы применяем обратную операцию к результату.

~ (логическое отрицание)

Поразрядная операция, которая инвертирует все разряды числа: если значение разряда равно 1, то оно становится равным нулю, и наоборот.

Byte a = 12; // 0000 1100 System.out.println(~a); // 1111 0011 или -13

Операции сдвига

Операции сдвига также производятся над разрядами чисел. Сдвиг может происходить вправо и влево.

a<

a>>b - смещает число a вправо на b разрядов. Например, 16>>1 сдвигает число 16 (которое в двоичной системе 10000) на один разряд вправо, то есть в итоге получается 1000 или число 8 в десятичном представлении.

a>>>b - в отличие от предыдущих типов сдвигов данная операция представляет беззнаковый сдвиг - сдвигает число a вправо на b разрядов. Например, выражение -8>>>2 будет равно 1073741822.

Таким образом, если исходное число, которое надо сдвинуть в ту или другую строну, делится на два, то фактически получается умножение или деление на два. Поэтому подобную операцию можно использовать вместо непосредственного умножения или деления на два, так как операция сдвига на аппаратном уровне менее дорогостоящая операция в отличие от операции деления или умножения.

Для целых числовых типов данных - long, int, short, char и byte - определен дополнительный набор операторов, с помощью которых можно проверять и модифицировать состояние отдельных битов соответствующих значений. В таблице 4.2 приведена сводка таких операторов. Операторы битовой арифметики работают с каждым битом как с самостоятельной величиной.

Таблица 4.2. Операторы битовой арифметики

	Оператор	Результат		Оператор	Результат
		побитовое И (AND)			Побитовое И (AND) с присваиванием
		побитовое ИЛИ (OR)			побитовое ИЛИ (OR) с присваиванием
		побитовое исключающее ИЛИ (XOR)			побитовое исключающее ИЛИ (XOR) с присваиванием
		сдвиг вправо			сдвиг вправо с присваиванием
		сдвиг вправо с заполнением нулями			сдвиг вправо с заполнением нулями с присваиванием
		сдвиг влево			сдвиг влево с присваиванием
		побитовое унарное отрицание (NOT)

В таблице 4.3 показано, как каждый из операторов битовой арифметики воздействует на возможные комбинации битов своих операндов.

Таблица 4.3

Сдвиг влево

Оператор << выполняет сдвиг влево всех битов своего левого операнда на число позиций, заданное правым операндом. При этом часть битов в левых разрядах выходит за границы и теряется, а соответствующие правые позиции заполняются нулями.

Сдвиг вправо

Оператор >> означает в языке Java сдвиг вправо. Он перемещает все биты своего левого операнда вправо на число позиций, заданное правым операндом. Когда биты левого операнда выдвигаются за самую правую позицию слова, они теряются. При сдвиге вправо освобождающиеся старшие (левые) разряды сдвигаемого числа заполняются предыдущим содержимым знакового разряда. Сделано это для того, чтобы при сдвиге вправо числа сохраняли свой знак.

Беззнаковый сдвиг вправо

Часто требуется, чтобы при сдвиге вправо расширение знакового разряда не происходило, а освобождающиеся левые разряды заполнялись бы нулями. С этой целью используется оператор беззнакового сдвига вправо >>>.

4.3. Операторы отношений

Для того чтобы можно было сравнивать два значения, в Java имеется набор операторов, описывающих отношение и равенство. Список таких операторов приведен в таблице 4.4.

Таблица 4.4

	Оператор	Результат
		равно
		не равно
		больше
		меньше
		больше или равно
		меньше или равно

Значения любых типов, включая целые и вещественные числа, символы, логические значения и ссылки, можно сравнивать, используя оператор проверки на равенство == и неравенство!=. Обратите внимание - в языке Java проверка на равенство обозначается последовательностью (==). Один знак (=) - это оператор присваивания.

Операторы отношения могут применяться только к операндам числовых типов. С их помощью можно работать с целыми, вещественными и символьными типами. Каждый из операторов отношения возвращает результат типа boolean, т.е. либоtrue , либоfalse .