java数据存储知识与运算符

Posted 2022-12-08 白发随你去

Java数据存储知识

1. 计算机如何存储数据

进制

计算机世界中只有二进制。那么在计算机中存储和运算的所有数据都要转为二进制。包括数字、字符、图片、声音、视频等。

1、进制的分类

（1）十进制：
数字组成：0-9
进位规则：逢十进一

（2）二进制：
数字组成：0-1
进位规则：逢二进一

十进制的256，二进制：100000000，为了缩短二进制的表示，又要贴近二进制，在程序中引入八进制和十六进制

（3）八进制：很少使用
数字组成：0-7
进位规则：逢八进一

与二进制换算规则：每三位二进制是一位八进制值

（4）十六进制
数字组成：0-9，a-f
进位规则：逢十六进一

与二进制换算规则：每四位二进制是一位十六进制值

2、进制的换算

十进制	二进制	八进制	十六进制
0	0	0	0
1	1	1	1
2	10	2	2
3	11	3	3
4	100	4	4
5	101	5	5
6	110	6	6
7	111	7	7
8	1000	10	8
9	1001	11	9
10	1010	12	a或A
11	1011	13	b或B
12	1100	14	c或C
13	1101	15	d或D
14	1110	16	e或E
15	1111	17	f或F
16	10000	20	10

• **十进制数据转成二进制数据：**使用除以2倒取余数的方式
  [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-mWivDPLD-1606915255710)(…/…/day00/课件/part1/第2章 Java基础语法/img/十进制转二进制.jpg)]

• 二进制数据转成十进制数据：

  从右边开始依次是2的0次，2的1次，2的2次。。。。

  [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-I6V4nMZS-1606915255714)(…/…/day00/课件/part1/第2章 Java基础语法/img/二进制转十进制.jpg)]

• 二进制数据转八进制数据

  ​ 从右边开始，三位一组

  [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Y65czwsj-1606915255715)(…/…/day00/课件/part1/第2章 Java基础语法/img/2、二进制与八进制转换.png)]

• 二进制数据转十六进制数据

  ​ 从右边开始，四位一组

  [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-mbKFYjUs-1606915255716)(…/…/day00/课件/part1/第2章 Java基础语法/img/3、二进制与十六进制转换.png)]

3、在代码中如何表示四种进制的值

请分别用四种类型的进制来表示10，并输出它的结果：（了解）

（1）十进制：正常表示

System.out.println(10);

（2）二进制：0b或0B开头

System.out.println(0B10);

（3）八进制：0开头

System.out.println(010);

（4）十六进制：0x或0X开头

System.out.println(0X10);

2. 计算机的存储单位

• **字节（Byte）：**是计算机信息技术用于计量存储容量的一种计量单位，一字节等于八位。

• **位（bit）：**是数据存储的最小单位。也就是二进制。二进制数系统中，每个0或1就是一个位，叫做bit（比特），其中8 bit 就称为一个字节(Byte)。

• 转换关系：

  • 8 bit = 1 Byte
  • 1024 Byte = 1 KB
  • 1024 KB = 1 MB
  • 1024 MB = 1 GB
  • 1024 GB = 1 TB

3. Java的基本数据类型的存储范围

1、整型系列

（1）byte：字节类型

• 占内存：1个字节

• 存储范围：-128~127

（2）short：短整型类型

• 占内存：2个字节

• 存储范围：-32768~32767

（3）int：整型

• 占内存：4个字节

• 存储范围：-2的31次方 ~ 2的31次方-1

（4）long：整型

• 占内存：8个字节

• 存储范围：-2的63次方 ~ 2的63次方-1

注意：如果要表示某个超过int范围的常量整数它是long类型，那么需要在数字后面加L

2、浮点型系列（小数）

（1）float：单精度浮点型

• 占内存：4个字节

• 精度：科学记数法的小数点后6~7位

注意：如果要表示某个常量小数是float类型，那么需要在数字后面加F或f，否则就是double类型

（2）double：双精度浮点型

• 占内存：8个字节

• 精度：科学记数法的小数点后15~16位

float f = 12.0F;//右边如果赋值小数常量值，那么必须加F或f

3、单字符类型：char

• 占内存：2个字节

4、布尔类型

boolean：只能存储true或false

虽然计算机底层使用0和1表示false和true，但是在代码中不能给boolean类型的变量赋值0和1，只能赋值false和true

4. 计算机如何存储数据

1、补码与符号位

计算机数据的存储使用二进制补码形式存储，并且最高位是符号位，1是负数，0是正数。

规定：正数的补码与反码、原码一样，称为三码合一；

​ 负数的补码与反码、原码不一样：

​ 负数的原码：把十进制转为二进制，然后最高位设置为1

​ 负数的反码：在原码的基础上，最高位不变，其余位取反（0变1,1变0）

​ 负数的补码：反码+1

例如：byte类型（1个字节，8位）

25 ==> 原码 0001 1001 ==> 反码 0001 1001 -->补码 0001 1001

-25 ==>原码 1001 1001 ==> 反码1110 0110 ==>补码 1110 0111

底层是用加法代替减法：-128==》-127-1==》-127+(-1)

​ -127- -1 ==> -127 + 1

2、一个字节可以存储的数据范围是多少？

（1）无符号：不考虑正负数

（2）有符号

1个字节：8位

0000 0001 ~ 0111 111 ==> 1~127

1000 0001 ~ 1111 1111 ==> -127 ~ -1

0000 0000 ==>0

1000 0000 ==> -128（特殊规定）

3、如何存储小数

• 为什么float（4个字节）比long（8个字节）的存储范围大？

• 为什么double（8个字节）比float（4个字节）精度范围大？

• 为什么float和double不精确

因为float、double底层也是二进制，先把小数转为二进制，然后把二进制表示为科学记数法，然后只保存：

①符号位②指数位③尾数位

4、如何存储字符

• Java中使用的字符集：Unicode字符集

编码表

在计算机的内部都是二进制的0、1数据，如何让计算机可以直接识别人类文字的问题呢？就产生出了编码表的概念。编码表 ：就是将人类的文字和一个十进制数进行对应起来组成一张表格。例如：

字符	数值
0	48
A	65
a	97

将所有的英文字母，数字，符号都和十进制进行了对应，因此产生了世界上第一张编码表ASCII（American Standard Code for Information Interchange 美国标准信息交换码）。

Unicode(统一码、万国码、单一码)是计算机科学领域里的一项业界标准，包括字符集、编码方案等。Unicode 是为了解决传统的字符编码方案的局限而产生的，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。

字符常量的几种表示方式

（1）‘一个字符’

例如：‘A’，‘0’，‘尚’

（2）转义字符

\\n：换行
\\r：回车
\\t：Tab键
\\\\：\\
\\"："
\\'：'
\\b：删除键Backspace

System.out.println('\\\\');
System.out.println("hello\\tworld\\njava");

（3）\\u字符的Unicode编码值的十六进制型

例如：’\\u5c1a’代表’尚’

		char c = '\\u5c1a';
		char c = '尚';
		String s = '尚';//错误的，哪怕是一个字符，也要使用双引号
		
		char c2 = '';//错误，单引号中有且只能有一个字符
		String s2 = "";//可以，双引号中可以没有其他字符，表示是空字符串

（4）直接给char类型变量赋值十进制的0~65535之间的Unicode编码值

例如：‘尚’ 的编码值是23578

​ 'a’的编码值是97

char c1 = 23578;
System.out.println(c1);//尚

char c2 = 97;
System.out.println(c2);//a

5. 基本数据类型转换（Conversion）

在Java程序中，不同的基本数据类型的值经常需要进行相互转换。Java语言所提供的七种数值类型之间可以相互转换，基本数据类型转换有两种转换方式：自动类型转换和强制类型转换。

1、自动类型转换（隐式类型转换）

自动转换：

• 将取值范围小的类型自动提升为取值范围大的类型 。

基本数据类型的转换规则

小结：通过上面案例我们可以得出数据类型的转换关系（取值范围从小到大），如图所示：

boolean类型不参与

（1）当把存储范围小的值（常量值、变量的值、表达式计算的结果值）赋值给了存储范围大的变量时，

int i = 'A';//char自动升级为int
double d = 10;//int自动升级为double

byte b = 127; //右边的整数常量值必须在-128~127范围内
//byte bigB = 130;//错误，右边的整数常量值超过byte范围
long num = 1234567; //右边的整数常量值如果在int范围呢，编译和运行都可以通过，这里涉及到数据类型转换
long bigNum = 12345678912L;//右边的整数常量值如果超过int范围，必须加L，否则编译不通过

（2）当存储范围小的数据类型与存储范围大的数据类型一起混合运算时，会按照其中最大的类型运算

int i = 1;
byte b = 1;
double d = 1.0;

double sum = i + b + d;//混合运算，升级为double

（3）当byte,short,char数据类型进行算术运算时，按照int类型处理

byte b1 = 1;
byte b2 = 2;
byte b3 = b1 + b2;//编译报错，b1 + b2自动升级为int

char c1 = '0';
char c2 = 'A';
System.out.println(c1 + c2);//113 

2、强制类型转换（显示类型转换）

将1.5 赋值到int 类型变量会发生什么？产生编译失败，肯定无法赋值。

int i = 3.14; // 错误

想要赋值成功，只有通过强制类型转换，将double 类型强制转换成int 类型才能赋值。

• 强制类型转换：将取值范围大的类型强制转换成取值范围小的类型。

比较而言，自动转换是Java自动执行的，而强制转换需要我们自己手动执行。

转换格式：

数据类型 变量名 = （数据类型）被强转数据值；

（1）当把存储范围大的值（常量值、变量的值、表达式计算的结果值）赋值给了存储范围小的变量时，需要强制类型转换，提示：有风险，可能会损失精度或溢出

int i = (int)3.14;//强制类型转换，损失精度

double d = 1.2;
int num = (int)d;//损失精度

int i = 200;
byte b = (byte)i;//溢出

（2）boolean类型不参与

（3）当某个值想要提升数据类型时，也可以使用强制类型转换

int i = 1;
int j = 2;
double shang = (double)i/j;

提示：这个情况的强制类型转换是没有风险的。

3、特殊的数据类型转换

1、任意数据类型的数据与String类型进行“+”运算时，结果一定是String类型

System.out.println("" + 1 + 2);//12

2、但是String类型不能通过强制类型()转换，转为其他的类型

String str = "123";
int num = (int)str;//错误的
int num = Integer.parseInt(str);//后面才能讲到，借助包装类的方法才能转

运算符

简介

• 表达式：用运算符连接起来的式子
• 运算符的分类：
  按照功能分：算术运算符、赋值运算符、比较运算符、逻辑运算、条件运算符…

分类	运算符
算术运算符	+、-、*、/、%、++、--
赋值运算符	=、+=、-=、*=、/=、%=等
关系运算符	>、>=、<、<=、==、!=
逻辑运算符	&、|、^、!、&&、||
条件运算符	(条件表达式)?结果1:结果2；
位运算符（了解）	&、|、~、^、<<、>>、>>>

• 按照操作数个数分：一元运算符（单目运算符）、二元运算符（双目运算符）、三元运算符 （三目运算符）

  一元运算符：操作数只有一个
  例如：正号（+） +a
  负号（-） -a
  自增自减 ++i i++
  逻辑非： !true

  二元运算符：操作数有两个
  例如：加法：a+b
  减法：a-b
  大于：a>b
  逻辑与：a&b
  三元运算符：条件 ? 结果1 ： 结果2

1、 算术运算符

算术运算符	符号解释
+	加法运算，字符串连接运算，正号
-	减法运算，负号
*	乘法运算
/	除法运算，整数/整数结果还是整数
%	求余运算，余数的符号只看被除数
++ 、 --	自增自减运算

“+”号的两种用法

• 第一种：对于+两边都是数值的话，+就是加法的意思
• 第二种：对于+两边至少有一边是字符串得话，+就是拼接的意思

自加自减运算

理解：++ 运算，变量自己的值加1。反之，-- 运算，变量自己的值减少1，用法与++ 一致。

1、单独使用

• 变量在单独运算的时候，变量前++和变量后++，变量的是一样的；
• 变量前++ ：例如 ++a 。
• 变量后++ ：例如 a++ 。

2、复合使用

• 和其他变量放在一起使用或者和输出语句放在一起使用，前++和后++就产生了不同。

• 变量前++ ：变量先自身加1，然后再取值。
• 变量后++ ：变量先取值，然后再自身加1。

小结：

• ++在前，先自加，后使用；
• ++在后，先使用，后自加。

2 、 赋值运算符

注意：所有的赋值运算符的=左边一定是一个变量

赋值运算符	符号解释
=	将符号右边的值，赋值给左边的变量
+=	将符号**左边的值和右边的值进行相加操作，最后将结果赋值给左边的变量**
-=	将符号**左边的值和右边的值进行相减操作，最后将结果赋值给左边的变量**
*=	将符号**左边的值和右边的值进行相乘操作，最后将结果赋值给左边的变量**
/=	将符号**左边的值和右边的值进行相除操作，最后将结果赋值给左边的变量**
%=	将符号**左边的值和右边的值进行取余操作，最后将结果赋值给左边的变量**

short s = 3;
		// s = s + 4; 代码编译报错，因为将int类型的结果赋值给short类型的变量s时，可能损失精度
		s += 4; // 代码没有报错
        //因为在得到int类型的结果后，JVM自动完成一步强制类型转换，将int类型强转成short

3、 关系运算符/比较运算符

关系运算符	符号解释
<	比较符号左边的数据是否小于右边的数据，如果小于结果是true。
>	比较符号左边的数据是否大于右边的数据，如果大于结果是true。
<=	比较符号左边的数据是否小于或者等于右边的数据，如果大于结果是false。
>=	比较符号左边的数据是否大于或者等于右边的数据，如果小于结果是false。
==	比较符号两边数据是否相等，相等结果是true。
！=	不等于符号 ，如果符号两边的数据不相等，结果是true。

• 比较运算符，是两个数据之间进行比较的运算，运算结果一定是boolean值true或者false 。
• 其中>,<,>=,<=不支持boolean，String类型，==和!=支持boolean和String。

4 、 逻辑运算符

• 逻辑运算符，是用来连接两个布尔类型结果的运算符（!除外），运算结果一定是boolean值true或者false

逻辑运算符	符号解释	符号特点
&	与，且	有false则false
|	或	有true则true
^	异或	相同为false，不同为true
!	非	非false则true，非true则false
&&	双与，短路与	左边为false，则右边就不看
||	双或，短路或	左边为true，则右边就不看

####　 &&和&区别，||和|区别

• **&&和&**区别：
  • &&和&结果一样，&&有短路效果，左边为false，右边不执行；&左边无论是什么，右边都会执行。
• **||和|**区别：
  • ||和|结果一样，||有短路效果，左边为true，右边不执行；|左边无论是什么，右边都会执行

5、 条件运算符

• 条件运算符格式：

条件表达式？结果1：结果2

• 条件运算符计算方式：
  • 条件判断的结果是true，条件运算符整体结果为结果1，赋值给变量。
  • 判断条件的结果是false，条件运算符整体结果为结果2，赋值给变量。

public static void main(String[] args) 
    int i = (1==2 ? 100 : 200);
    System.out.println(i);//200
    int j = (3<=4 ? 500 : 600);
    System.out.println(j);//500

提示说明：

（1）表达式不要太复杂

（2）先算的使用()

边为false，右边不执行；&左边无论是什么，右边都会执行。

• **||和|**区别：
  • ||和|结果一样，||有短路效果，左边为true，右边不执行；|左边无论是什么，右边都会执行

5、 条件运算符

• 条件运算符格式：

条件表达式？结果1：结果2

• 条件运算符计算方式：
  • 条件判断的结果是true，条件运算符整体结果为结果1，赋值给变量。
  • 判断条件的结果是false，条件运算符整体结果为结果2，赋值给变量。

public static void main(String[] args) 
    int i = (1==2 ? 100 : 200);
    System.out.println(i);//200
    int j = (3<=4 ? 500 : 600);
    System.out.println(j);//500

6、 运算符优先级

提示说明：

（1）表达式不要太复杂

（2）先算的使用()

大体的排序：算术->位–>比较–>逻辑–>三元–>赋值