6. Expressions

• 運算式的構成
• 運算元和運算子
• 算術相關運算子
• 運算子的優先順序與關聯性

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運算式(Expressions)，由運算元(operands)與運算子(operators)所組成，以下是一個簡單的運算式：

SomeVar = i +3;

其中變數SomeVar和i以及資料 3，稱之為運算元(operands)，而=和+稱之為運算子(operators)。此運算式的動作即為將 i 的值加上 3，再將結果指定給變數SomeVar裡。

運算元可以是變數、常數、數值以及method，甚至可以是另一個運算式。例如下面的運算式：

123 + 456   // 123及456這兩個數值皆為運算元
 
r * 3.1415  // 變數r與數值3.1415皆為運算元
 
Math.pow(2,3) + 5 //使用java.io.Math類別的pow() method計算2的3次方，再加上5
                  // Math.pow(2,3)與5皆為運算元
 
Math.random()*10   // Math.random()會傳回介於0.0~1.0的隨機變數
                   // Math.random()函式與10皆為運算元

其中123, 456, r, 3.1415, Math.pow(), 5, Math.random() 與10等為運算元， +, *, -, %等為運算子。註：Math類別屬於java.lang套件。

根據其運算性質的不同，運算子可概分為算術(Arithmetic)運算子、關係(Relational)運算子、邏輯(Logical)運算子…等類別，本章將針對與算術相關的運算子加以介紹。

<note important> 注意！Java語言是一個左值(left value)的程式語言，意即任何數學運算式都是先計算等號右邊的數值，再將其值指派給等號左邊。例如n=x與x=n其運算結果是不一樣的。假設n與x的數值原本分別為3與5，n=x會把等號右邊的x的數值指派給左邊的n，因此其結果使得n與x的數值皆為5；同理，x=n會使兩者的值皆為3。 </note>

算術運算子就如同我們一般在數學式子中，所使用的運算符號，例如加減乘除等。table 1為Java語言支援的算術運算子：

其中unary指的是該運算子只需一個運算元，例如

x = +5;
y = -x;

binary運算子，指的是需要兩個運算元的運算，例如加、減、乘、除等，分別以+, -, *, /表示，至於%運算子則得指是進行除法後的餘數。以下為一個例子﹕

public class Arithmetic()
{
   public static void main(String[] args)
   {
      int x;
      int y;

      System.out.printf("%d\n", 345+132);

      x=123;
      y=555;
      x=x-y;

      System.out.printf("%d\n", x);
      System.out.printf("%f\n", 12*3.1415926);
      System.out.printf("%d\n", 85/8);
      System.out.printf("%f\n", 85/8.0);
      System.out.printf("%d\n", 85%8);
   }
}

其執行結果如下：

477
-432
37.699111
10
10.625000
5

在運算式中，運算子的優先順序如下表：

當一個運算式中有多個運算子，且其優先順序亦相同時，所有binary的算術運算子皆為左關聯(left associative)，意即由左往右方向計算。例如：

• i - j - k 等同於 ( i - j ) - k
• i * j / k 等同於 ( i * j ) / k

至於unary的運算子，則是右關聯(right associative)，例如：

• - + i 等同於 -(+i)

等號=被稱為Java語言的指定運算子(assignment operator)，用以將等號右方的值指定(assign)給等號左方(所以Java語言被稱為是left value左值的程式語言)。例如：

• i = 5;
• j = i;
• k = 10 * i + j;

要注意的是，若等號左右兩邊的資料型態不一致時，在不改變資料正確性的前題下，Java語言會進行自動的型態轉換，例如:

假設宣告有：

int i;
float j;
 
i = 83.34f;      // 這行是錯誤的，因為小數點後的資料會遺失
 
i = (int)83.34f; // 除非你強制它轉換
 
j = 136;    // f=136.0

在一個運算式中，有時可以出現一個以上的等號，此時等號為右關聯，例如:

• i = j = k = 0;

等同於

1. k=0;
2. j=(k=0);
3. i=(j=(k=0));

請考慮以下的程式片段，想想看其輸出結果為何？

i = 1;
k = 1 + (j=i);
System.out.printf("%d %d %d\n", i,j,k);

假設i=3，考慮以下的運算式：

• i = i + 2;

其結果是先進行等號右邊的運算，得到結果為5後，將數值5給定到等號左邊的變數i，因此，最後i的值等於5。針對這種情形，Java語言提供複合指定(compound assignment)運算子，例如 +=，上面的運算式可重寫為:

• i += 2;

其它常見的複合指定運算子，還有 -=, *=, /=與 %=。

這些複合指定運算子為右關聯，請考慮下列的運算式：

• i += j += k;

等同於

• i += ( j += k);

當我們需要將某個變數的值遞增時，可以寫做：

i = i + 1; 或 i += 1;

但是Java語言還提供++與–這兩個運算子，分別是

• ++，遞增(increment)運算子
• --，遞減(decrement)運算子

我們可以把i=i+1或i+=1，改寫為：

i++;

同理，還有i--可以遞減i的數值。但是++與- -可以選擇為prefix operator或postfix operator，視其寫在變數的前面或後面而定。放在前面，例如++i，會先遞增i的數值，然後再傳回新的i的數值；但寫在後面，例如i++則會先傳回i現有的數值，然後才將i的值遞增。

考慮以下的程式碼，想想看輸出的結果為何？

i=1;
 
System.out.printf("i is %d\n", ++i);
System.out.printf("i is %d\n", i);
 
System.out.printf("i is %d\n", i++);
System.out.printf("i is %d\n", i);

我們將本章所有出現的運算子之優先順序與關聯性彙整於table 2