Java的位運算子詳解例項——與（&）、非（~）、或（|）、異或（^）

位運算子主要針對二進位制，它包括了：“與”、“非”、“或”、“異或”。從表面上看似乎有點像邏輯運算子，但邏輯運算子是針對兩個關係運算子來進行邏輯運算，而位運算子主要針對兩個二進位制數的位進行邏輯運算。下面詳細介紹每個位運算子。

 

1．與運算子
與運算子用符號“&”表示，其使用規律如下：
兩個運算元中位都為1，結果才為1，否則結果為0，例如下面的程式段。
public class data13
{
public static void main(String[] args)
{
int a=129;
int b=128;
System.out.println("a 和b 與的結果是："+(a&b));
}
}
執行結果
a 和b 與的結果是：128
下面分析這個程式：
“a”的值是129，轉換成二進位制就是10000001，而“b”的值是128，轉換成二進位制就是10000000。根據與運算子的運算規律，只有兩個位都是1，結果才是1，可以知道結果就是10000000，即128。

 

2．或運算子
或運算子用符號“|”表示，其運算規律如下：
兩個位只要有一個為1，那麼結果就是1，否則就為0，下面看一個簡單的例子。
public class data14
{
public static void main(String[] args)
{
int a=129;
int b=128;
System.out.println("a 和b 或的結果是："+(a|b));
}
}
執行結果
a 和b 或的結果是：129
下面分析這個程式段：
a 的值是129，轉換成二進位制就是10000001，而b 的值是128，轉換成二進位制就是10000000，根據或運算子的運算規律，只有兩個位有一個是1，結果才是1，可以知道結果就是10000001，即129。

 

3．非運算子
非運算子用符號“~”表示，其運算規律如下：

如果位為0，結果是1，如果位為1，結果是0，下面看一個簡單例子。
public class data15
{
public static void main(String[] args)
{
int a=2;
System.out.println("a 非的結果是："+(~a));
}
}

 

4．異或運算子
異或運算子是用符號“^”表示的，其運算規律是：
兩個運算元的位中，相同則結果為0，不同則結果為1。下面看一個簡單的例子。
public class data16
{
public static void main(String[] args)
{
int a=15;
int b=2;
System.out.println("a 與 b 異或的結果是："+(a^b));
}
}
執行結果
a 與 b 異或的結果是：13
分析上面的程式段：a 的值是15，轉換成二進位制為1111，而b 的值是2，轉換成二進位制為0010，根據異或的運算規律，可以得出其結果為1101 即13。

Java中的運算子（操作符）

    程式的基本功能是處理資料，任何程式語言都有自己的運算子。因為有了運算子，程式設計師才寫出表示式，實現各種運算操作，實現各種邏輯要求。

   為實現邏輯和運算要求，程式語言設定了各種不同的運算子，且有優先順序順序，所以有的初學者使用複雜表示式的時候搞不清楚。這裡詳細介紹一下Java中的運算子。

    Java運算子很多，下面按優先順序列出了各種運算子。

 

 

優先順序	運算子分類	結合順序	運算子
由 高 到 低	分隔符	左結合	.    []     ( )     ;      ,
	一元運算子	右結合	!  ++     --     -   ~
	算術運算子 移位運算子	左結合	*     /      %    +     -      <<   >>   >>>
	關係運算子	左結合	<     >     <=   >=   instanceof(Java 特有)   = =  !=
	邏輯運算子	左結合	! &&  ||  ~  &  |  ^
	三目運算子	右結合	布林表示式?表示式1:表示式2
	賦值運算子	右結合	=  *=     /=  %=   +=   -=    <<= >>= >>>=  &=  *=  |=

 

一、一元運算子

    因運算元是一個，故稱為一元運算子。

運算子	含義	例子
-	改變數值的符號，取反	-x（-1*x）
~	逐位取反，屬於位運算子	~x
++	自加1	x++
--	自減1	x--

++x 因為++在前，所以先加後用。
x++ 因為++在後，所以先用後加。

注意：a+ ++b和a+++b是不一樣的（因為有一個空格）。

  int a=10;
  int b=10;
  int sum=a+ ++b;
  System.out.println("a="+a+",b="+b+",sum="+sum);
執行結果是： a=10,b=11,sum=21

  int a=10;
  int b=10;
  int sum=a+++b;
  System.out.println("a="+a+",b="+b+",sum="+sum);
執行結果是：a=11,b=10,sum=20

n=10;
m=~n;
變數n的二進位制數形式：                 00000000 00000000 00000000 00001010
逐位取反後，等於十進位制的-11： 11111111 11111111 11111111 11110101 

二、算術運算子

    所謂算術運算子，就是數學中的加、減、乘、除等運算。因算術運算子是運算兩個操作符，故又稱為二元運算子。

運算子	含義	例子
+	加法運算	x+y
-	減法運算	x-y
*	乘法運算	x*y
/	除法運算	x/y
%	取模運算（求餘運算）	x%y

    這些操作可以對不同型別的數字進行混合運算，為了保證操作的精度，系統在運算過程中會做相應的轉化。數字精度的問題，我們在這裡不再討論。下圖中展示了運算過程中，資料自動向上造型的原則。

 

 

    注：1、實線箭頭表示沒有資訊丟失的轉換，也就是安全性的轉換，虛線的箭頭表示有精度損失的轉化，也就是不安全的。
      2、當兩個運算元型別不相同時，運算元在運算前會子鬆向上造型成相同的型別，再進行運算。

示例如下：

 

執行結果如下：

5+5.0=10.0
5-5.0=0.0
5*5.0=25.0
22/5=4
22%5=2
22/5.0=4.4
22%5.0=2.0

三、移位運算子

   移位運算子操作的物件就是二進位制的位，可以單獨用移位運算子來處理int型整數。

運算子	含義	例子
<<	左移運算子，將運算子左邊的物件向左移動運算子右邊指定的位數（在低位補0）	x<<3
>>	"有符號"右移運算 符，將運算子左邊的物件向右移動運算子右邊指定的位數。使用符號擴充套件機制，也就是說，如果值為正，則在高位補0，如果值為負，則在高位補1.	x>>3
>>>	"無符號"右移運算 符，將運算子左邊的物件向右移動運算子右邊指定的位數。採用0擴充套件機制，也就是說，無論值的正負，都在高位補0.	x>>>3

 

 

 

以int型別的6297為例，程式碼如下：

 

  執行結果：

1100010011001
11111111111111111110011101100111
11000100
11111111111111111111111100111011
11000100
111111111111111111100111011
110001001100100000
11111111111111001110110011100000

注：x<<y 相當於 x*2^y ；x>>y相當於x/2^y
    從計算速度上講，移位運算要比算術運算快。
    如果x是負數，那麼x>>>3沒有什麼算術意義，只有邏輯意義。

四、關係運算子

Java具有完備的關係運算子，這些關係運算子同數學中的關係運算子是一致的。具體說明如下：

運算子	含義	例子
<	小於	x<y
>	大於	x>y
<=	小於等於	x<=y
>=	大於等於	x>=y
==	等於	x==y
!=	不等於	x!=y

instanceof操作符用於判斷一個引用型別所引用的物件是否是一個類的例項。操作符左邊的操作元是一個引用型別，右邊的操作元是一個類名或者介面，形式如下：

obj instanceof ClassName      或者    obj instanceof InterfaceName

關係運算子產生的結果都是布林型的值，一般情況下，在邏輯與控制中會經常使用關係運算子，用於選擇控制的分支，實現邏輯要求。

需要注意的是：關係運算子中的"=="和"!="既可以操作基本資料型別，也可以操作引用資料型別。操作引用資料型別時，比較的是引用的記憶體地址。所以在比較非基本資料型別時，應該使用equals方法。

五、邏輯運算子

邏輯非關係值表

A	!A
true	false
false	true

 

邏輯與關係值表

A	B	A&&B
false	false	false
true	false	false
false	true	false
true	true	true

 

邏輯或關係值表

A	B	A||B
false	false	false
true	false	true
false	true	true
true	true	true

 

在運用邏輯運算子進行相關的操作，就不得不說“短路”現象。程式碼如下：

if(1==1 && 1==2 && 1==3){  }

程式碼從左至右執行，執行第一個邏輯表示式後：true && 1==2 && 1==3
執行第二個邏輯表示式後：true && false && 1==3
因為其中有一個表示式的值是false，可以判定整個表示式的值是false，就沒有必要執行第三個表示式了，所以java虛擬機器不執行1==3程式碼，就好像被短路掉了。

邏輯或也存在“短路”現象，當執行到有一個表示式的值為true時，整個表示式的值就為true，後面的程式碼就不執行了。
“短路”現象在多重判斷和邏輯處理中非常有用。我們經常這樣使用：

如果str為null，那麼執行str.trim().length()就會報錯，短路現象保證了我們的程式碼能夠正確執行。
在書寫布林表示式時，首先處理主要條件，如果主要條件已經不滿足，其他條件也就失去了處理的意義。也提高了程式碼的執行效率。

位運算是對整數的二進位制位進行相關操作，詳細運算如下：

非位運算值表

A	~A
1	0
0	1

與位運算值表

A	B	A&B
1	1	1
1	0	0
0	1	0
0	0	0

或位運算值表

A	B	A | B
1	1	1
1	0	1
0	1	1
0	0	0

異或位運算值表

A	B	A&B
1	1	0
1	0	1
0	1	1
0	0	0

示例如下：

運算結果如下：

15&2=2
15|2=15
15^2=13

程式分析：

a	1	1	1	1	15
b	0	0	1	0	2
a&b	0	0	1	0	2
a|b	1	1	1	1	15
a^b	1	1	0	1	13

按位運算屬於計算機低階的運算，現在我們也不頻繁的進行這樣的低階運算了。

六、三目運算子

 三目運算子是一個特殊的運算子，它的語法形式如下：

布林表示式？表示式1：表示式2

運算過程：如果布林表示式的值為true，就返回表示式1的值，否則返回表示式2的值，例如：

int sum=90;
String str=sum<100 ? "失敗" : "成功";

等價於下列程式碼：

String str=null;
if(num<100){
  str="失敗";
}else{
  str="成功";
}

三目運算子和if……else語句相比，前者使程式程式碼更加簡潔。

七、賦值運算子

賦值運算子是程式中最常用的運算子了，示例如下：

運算子	例子	含義
+=	x+=y	x=x+y
-=	x-=y	x=x-y
*=	x*=y	x=x*y
/=	x/=y	x=x/y
%=	x%=y	x=x%y
>>=	x>>=y	x=x>>y
>>>=	a>>>=y	x=x>>>y
<<=	a<<=y	x=x<<y
&=	x&=y	x=x&y
|=	x|=y	x=x|y
^=	x^=y	x=x^y

大家可以根據自己的喜好選擇合適的運算子。

補充：

字串運算子： + 可以連線不同的字串。

轉型運算子： （） 可以將一種型別的資料或物件，強制轉變成另一種型別。如果型別不相容，會報異常出來。

package com.zf.binary;


public class Test1 {

	public static void main(String[] args) {
		
		/* 符號為:最高位同時表示圖號，0為正數，1為負數 */
		
		/* 
		 	1、二進位制轉換為十進位制

			二進位制轉換為10進位制的規律為： 每位的值 * 2的（當前位-1次方）
			例如：
			    00000001 = 0 * 2^7 + 0 * 2^6 + 0 * 2^5 + 0 * 2^4 + 0 * 2^3 + 0 * 2^2 + 0 * 2^1 + 1 * 2^0  = 1
			    00000010 = 0 * 2^7 + 0 * 2^6 + 0 * 2^5 + 0 * 2^4 + 0 * 2^3 + 0 * 2^2 + 1 * 2^1 + 0 * 2^0  = 2
			    
			2、二進位制的符號位：
				最高位表示符號位，0表示正數  ， 1表示負數
				
			
			3、將二進位制負數轉換為十進位制：先對該二進位制數取反，然後加1，再轉換為十進位制，然後在前面加上負號
				例如： 10101011 最高位為1，所以為負數
		           第一步：取反： 01010100
		           第二步：加1 ： 01010101
		           第三步：轉換為10進位制：85
		           第四步：加上負號： -85
		           所以      10101011 轉換為十進位制為 -85
		           
		    4、將十進位制負數轉換為二進位制：先得到該十進位制負數的絕對值，然後轉換為二進位制，然後將該二進位制取反，然後加1
		    	例如：-85
		    	第一步：得到絕對值 85
		    	第二步：轉換為二進位制：01010101
		    	第二步：取反：                10101010
		    	第三步：加1：                 10101011
		    	所以，-85轉換為二進位制為  10101011
		 */
		
		/*
		~ ‘非’ 運算子是將目標數的進位制去反，即0變成1 ，1變成0
		2的二進位制碼為 00000010 ， 它取反為11111101 ，可見取反後結果為負數（二進位制負數轉換為十進位制的步驟為：將二進位制去反，然後+1）
		 將 11111101 轉換為10進位制 ，第一步去反 得到 00000010 然後 加1 得到 00000011 ，得到的結果為3 ，然後在前面加上負號就可以了
		 所以結果為-3
		 */
		System.out.println(~2);
		
		/*
		  ^ 異或 ，計算方式為：兩個二進位制數的位相同則為0 不同則為1
		  23轉換為二進位制為：00010111
		  12轉換為二進位制為：00001100
		  	        計算結果為：00011011  =  27
		 */
		System.out.println(23 ^ 12); 
		
		/*
		 & 按位與 ，計算方式為：兩個二進位制數的位都為1則為1 ，否則為0
		 1的二進位制為 ：00000001
		 2的二進位制為 ：00000010
		 	  結果為 :00000000 = 0 
		 */
		System.out.println(1&2);
		
		/*
		  | 按位或 ，計算方式為：兩個二進位制位有一個為1就為1，否者為0
		  5 的二進位制為：00000101
		  6 的二進位制為：00000110
		  	      結果為：00000111 = 7
		 */
		System.out.println( 5 | 6);
		
		
		/*
		  >> 有符號右移位  ，符號左邊表示要被移位的數，右邊表示需要移的位數，結果為正數則在左邊補0，否則補1
		  3 的二進位制為：00000010
		        向右移動1位：00000001 = 1 
		 */
		System.out.println(3 >> 1);
		
		
	}

}