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
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.
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.
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.
Разберемся с одним из подходов к вводу данных из стандартного потока через класс java.util.Scanner . Сделаем это на примере простой задачи с очень полезного сайта e-olimp.com
Введите из стандартного потока одно число. В предположении, что это положительное двузначное целое число выведите в стандартный поток вывода каждую его цифру отдельно (через пробел). Порядок цифр менять не следует.
Никаких специфических случаев в алгоритме не предполагается. Делаем три теста — самое маленькое число допустимого диапазона, самое большое и какое-нибудь значение из середины диапазона.
Вход | Выход |
10 | 1 0 |
99 | 9 9 |
54 | 5 4 |
Воспользуемся классом java.util.Scanner, чтобы ввести данные в формате целого числа. И вычислим обе его цифры.
Вывод цифр двухзначного целого числа
Java
class Main{ public static void main (String args) throws java.lang.Exception { java.util.Scanner i = new java.util.Scanner(System.in); int n = i.nextInt(); System.out.println(n / 10 + " " + n % 10); } }
class Main { public static void main (String args ) throws java . lang . Exception { java . util . Scanner i = new java . util . Scanner (System . in ) ; int n = i . nextInt () ; System . out . println (n / 10 + " " + n % 10 ) ; |
При всем удобстве указанного подхода он довольно медленный и иногда задачи не заходят по времени. Значительно ускорить работу можно использовав StreamTokenizer и PrintWriter.
Это увеличит объем кода, но сэкономит время.
Ускорение ввода/вывода
Java
import java.io.*; import java.util.*; class Main { static StreamTokenizer in = new StreamTokenizer(new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))); static PrintWriter out = new PrintWriter(System.out); static int nextInt() throws IOException { in.nextToken(); return (int)in.nval; } public static void main(String args) throws java.lang.Exception { int n = nextInt(); out.println(n / 10 + " " + n % 10); out.flush(); } }
import java . io . * ; import java . util . * ; class Main { static StreamTokenizer in = new StreamTokenizer (new BufferedReader (new InputStreamReader (System . in ) ) ) ; static PrintWriter out = new PrintWriter (System . out ) ; static int nextInt () throws IOException { |
Для обозначения операций сложения, вычитания, умножения и деления в языке Java используются обычные арифметические операторы + - * /.
Оператор / обозначает целочисленное деление, если оба его аргумента являются целыми числами. В противном случае этот оператор обозначает деление чисел с плавающей точкой. Остаток от деления целых чисел (т.е. функция mod) обозначается символом %.
Например, 15/2 равно 7, 15%2 равно 1, а 15 . 0/2 равно 7 . 5.
Заметим, что целочисленное деление на 0 возбуждает исключительную ситуацию, в то время как результатом деления на 0 чисел с плавающей точкой является бесконечность или NaN.
Арифметические операторы можно использовать для инициализации переменных.
int n = 5;
int а = 2 * n; // Значение переменной а равно 10.
В операторах присваивания удобно использовать сокращенные бинарные арифметические операторы.
Например, оператор
х + = 4;
эквивалентен оператору
х = х + 4;
(Сокращенные операторы присваивания образуются путем приписывания символа арифметической операции, например * или %, перед символом =, например *=или %=.)
Одной из заявленных целей языка Java является машинная независимость.
Вычисления должны приводить к одинаковому результату, независимо от того, какая виртуальная машина их выполняет. Для арифметических вычислений над числами с плавающей точкой это неожиданно оказалось трудной задачей. Тип double для хранения числовых значений использует 64 бит, однако некоторые процессоры применяют 80-разрядные регистры с плавающей точкой. Эти регистры обеспечивают дополнительную точность на промежуточных этапах вычисления, Рассмотрим в качестве примера следующее выражение:
double w = х * у / z;
Многие процессоры компании Intel вычисляют выражение х * у и сохраняют этот промежуточный результат в 80-разрядном регистре, затем делят его на значение переменной z и в самом конце округляют ответ до 64 бит. Так можно повысить точность вычислений, избежав переполнения. Однако этот результат может оказаться иным, если в процессе всех вычислений используется 64-разрядный процессор.
По этой причине в первоначальном описании виртуальной машины Java указывалось, что все промежуточные вычисления должны округляться. Это возмутило компьютерное сообщество. Переполнение могут вызвать не только округленные вычисления. На самом деле они выполняются медленнее, чем более точные вычисления, поскольку операции округления занимают определенное время. В результате разработчики языка Java изменили свое мнение, стремясь разрешить конфликт между оптимальной производительностью и отличной воспроизводимостью результатов.
По умолчанию разработчики виртуальной машины теперь позволяют использовать расширенную точность в промежуточных вычислениях. Однако методы, помеченные ключевым словом strictfp,должны использовать точные операции над числами с плавающей точкой, что гарантирует воспроизводимость результатов. Например, метод main можно пометить ключевыми словами, как показано ниже:
public static strictfp void main(String args)
В этом случае все команды внутри метода main будут выполнять точные операции над числами с плавающей точкой.
Детали выполнения этих операций тесно связаны с особенностями работы процессоров Intel. По умолчанию промежуточные результаты могут использовать расширенный показатель, но не расширенную мантиссу. (Микросхемы компании Intel поддерживают округление мантиссы без потери производительности.) Следовательно, единственное различие между вычислениями по умолчанию и точными вычислениями состоит в том, что точные вычисления могут приводить к переполнению, а вычисления по умолчанию - нет.
Если при чтении этого замечания ваш взгляд потускнел, не волнуйтесь. Для большинства программистов этот вопрос совершенно не важен. Переполнение при вычислениях чисел с плавающей точкой в большинстве случаев не возникает. В этой книге мы не будем использовать ключевое слово strictfp.
Операторы инкрементации и декрементации
Программисты, конечно, знают, что одной из наиболее распространенных операций с числовыми переменными является добавление или вычитание единицы. В языке Java, как и в языках С и C++, есть операторы инкрементации и декрементации: оператор х++ добавляет единицу к текущему значению переменной х, а оператор х- - вычитает из него единицу.
Например, код
int n = 12;
n++;
делает значение переменной n равным 13.
Поскольку эти операторы изменяют значение переменной, их нельзя применять к самим числам. Например, оператор 4++ является недопустимым.
Существует два вида этих операторов. Выше показана "постфиксная" форма оператора, в которой символы операции размещаются после операнда. Есть и "префиксная" форма- ++n.
Оба этих оператора увеличивают значение переменной на единицу. Разница между ними проявляется, только когда эти операторы используются внутри выражений. Префиксная форма оператора инкрементации сначала добавляет единицу к значению переменной, в то время как постфиксная форма использует старое значение этой переменной.
int m = 7;
int n = 7;
int а = 2 * ++m; // Теперь значение а равно 16, a m - 8.
int b = 2 * n++; // Теперь значение b равно 14, a n - 8.
(Поскольку именно оператор ++ дал имя языку C++, это послужило поводом к первой шутке о нем. Недоброжелатели указывают, что даже имя этого языка содержит в себе ошибку: "Кроме всего прочего, этот язык следовало бы назвать ++С, потому что мы хотим использовать этот язык только после его улучшения".)