《運(yùn)算符與表達(dá)式》課件

運(yùn)算符與表達(dá)式運(yùn)算符是程序語言中的基本符號，用來執(zhí)行特定操作。表達(dá)式是由運(yùn)算符和操作數(shù)組成的語句，用于計(jì)算和表達(dá)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。課程目標(biāo)理解運(yùn)算符的概念深入理解各種運(yùn)算符的種類、作用和使用方法。掌握表達(dá)式求值學(xué)習(xí)表達(dá)式求值的步驟和規(guī)則，并能夠熟練地進(jìn)行表達(dá)式運(yùn)算。運(yùn)用運(yùn)算符和表達(dá)式將運(yùn)算符和表達(dá)式應(yīng)用于實(shí)際編程，解決各種計(jì)算問題。運(yùn)算符的概念符號和操作運(yùn)算符是用于執(zhí)行特定操作的符號，例如加減乘除或比較大小。程序中的核心在編程中，運(yùn)算符是表達(dá)式的基本組成部分，它們允許我們對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和計(jì)算。操作類型不同的運(yùn)算符執(zhí)行不同的操作，例如算術(shù)運(yùn)算符執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算，關(guān)系運(yùn)算符執(zhí)行比較。算術(shù)運(yùn)算符加法運(yùn)算符(+)兩個操作數(shù)相加，得到它們的和。例如：1+2=3減法運(yùn)算符(-)從第一個操作數(shù)中減去第二個操作數(shù)，得到它們的差。例如：5-3=2乘法運(yùn)算符(*)兩個操作數(shù)相乘，得到它們的積。例如：4*5=20除法運(yùn)算符(/)第一個操作數(shù)除以第二個操作數(shù)，得到它們的商。例如：10/2=5賦值運(yùn)算符賦值運(yùn)算符的作用賦值運(yùn)算符將右邊的值賦予左邊的變量。例如：a=10，將值10賦予變量a。賦值運(yùn)算符的類型除了簡單的賦值運(yùn)算符“=”之外，還有+=、-=、*=、/=、%=等復(fù)合賦值運(yùn)算符，簡化代碼并提高效率。賦值運(yùn)算符的執(zhí)行順序賦值運(yùn)算符從右向左執(zhí)行，先計(jì)算右邊的表達(dá)式，再將結(jié)果賦予左邊的變量。關(guān)系運(yùn)算符11.比較運(yùn)算符用于比較兩個操作數(shù)，結(jié)果為真或假。22.比較操作例如，大于、小于、等于、不等于等。33.應(yīng)用場景用于條件判斷、循環(huán)控制等。44.常見運(yùn)算符包括==、!=、>、<、>=、<=等。邏輯運(yùn)算符邏輯與兩個操作數(shù)都為真時結(jié)果為真，否則為假。邏輯或只要有一個操作數(shù)為真，結(jié)果就為真，兩個操作數(shù)都為假時結(jié)果才為假。邏輯非操作數(shù)為真時結(jié)果為假，操作數(shù)為假時結(jié)果為真。位運(yùn)算符概念位運(yùn)算符是直接對操作數(shù)的二進(jìn)制位進(jìn)行操作的運(yùn)算符。它們主要用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行更底層的操作，例如對數(shù)據(jù)進(jìn)行位移、設(shè)置、清除和測試等。類型常見的位運(yùn)算符包括：按位與(&)、按位或(|)、按位異或(^)、按位取反(~)、左移(<<)和右移(>>)。每種運(yùn)算符都有特定的功能，用于執(zhí)行不同的位操作。運(yùn)算符優(yōu)先級運(yùn)算符優(yōu)先級決定表達(dá)式中運(yùn)算的順序，影響最終的計(jì)算結(jié)果。優(yōu)先級高的運(yùn)算符先執(zhí)行，優(yōu)先級低的運(yùn)算符后執(zhí)行。優(yōu)先級運(yùn)算符最高()[]->.高++--!~-+*&sizeof中*/%低+-最低<<>>表達(dá)式的基本概念表達(dá)式是程序中最基本的組成部分之一，用于表達(dá)運(yùn)算過程。表達(dá)式由操作數(shù)和運(yùn)算符組成，它可以是常量、變量、函數(shù)調(diào)用等等。表達(dá)式可以用來計(jì)算值，例如2+3=5,或者用于比較兩個值，例如a>b。表達(dá)式可以是簡單的，例如1+2，也可以是復(fù)雜的，例如(a+b)*(c-d)。表達(dá)式的求值規(guī)則表達(dá)式的求值規(guī)則是指在程序運(yùn)行時，計(jì)算表達(dá)式結(jié)果的順序和方法。1從左到右按照運(yùn)算符的優(yōu)先級和結(jié)合性，從左到右依次計(jì)算。2運(yùn)算符優(yōu)先級不同運(yùn)算符具有不同的優(yōu)先級，優(yōu)先級高的運(yùn)算符先計(jì)算。3結(jié)合性當(dāng)多個運(yùn)算符具有相同優(yōu)先級時，按照結(jié)合性確定計(jì)算順序。例如，在表達(dá)式`a+b*c`中，乘法運(yùn)算符的優(yōu)先級高于加法運(yùn)算符，所以先計(jì)算`b*c`，再計(jì)算`a+(b*c)`。如果表達(dá)式中有多個相同優(yōu)先級的運(yùn)算符，則按照結(jié)合性確定計(jì)算順序。例如，`a-b-c`的結(jié)合性為從左到右，所以先計(jì)算`a-b`，再計(jì)算`(a-b)-c`。算術(shù)表達(dá)式基本概念由運(yùn)算符、操作數(shù)和括號組成的表達(dá)式，運(yùn)算符執(zhí)行特定操作，操作數(shù)是參與運(yùn)算的值或變量，括號用于改變運(yùn)算順序。求值規(guī)則運(yùn)算符優(yōu)先級：從高到低執(zhí)行，例如乘除優(yōu)先于加減。結(jié)合性：相同優(yōu)先級從左到右或從右到左執(zhí)行，例如加減運(yùn)算從左到右。類型轉(zhuǎn)換不同類型操作數(shù)之間運(yùn)算時，會進(jìn)行自動類型轉(zhuǎn)換，結(jié)果類型通常為較高類型。常見形式包括加減乘除、取余、自增自減、位運(yùn)算等，用于完成各種數(shù)學(xué)運(yùn)算，例如計(jì)算結(jié)果、比較大小、位操作等。關(guān)系表達(dá)式1比較運(yùn)算關(guān)系表達(dá)式用于比較兩個操作數(shù)的值，并返回一個布爾值。2關(guān)系運(yùn)算符關(guān)系運(yùn)算符包括：大于（>）、小于（<）、等于（==）、不等于（!=）、大于等于（>=）、小于等于（<=）。3應(yīng)用場景關(guān)系表達(dá)式通常用于控制程序流程、進(jìn)行條件判斷和數(shù)據(jù)篩選。4舉例例如，判斷兩個變量是否相等、比較兩個數(shù)值的大小、檢查字符串是否匹配等。邏輯表達(dá)式邏輯運(yùn)算符邏輯表達(dá)式使用邏輯運(yùn)算符連接多個關(guān)系表達(dá)式。真值表邏輯運(yùn)算符的結(jié)果取決于操作數(shù)的真假?？刂屏鞒踢壿嫳磉_(dá)式用于控制程序的執(zhí)行流程。三元表達(dá)式語法結(jié)構(gòu)三元表達(dá)式提供了一種簡潔的條件判斷方式。它的語法結(jié)構(gòu)是：表達(dá)式1?表達(dá)式2:表達(dá)式3執(zhí)行過程首先計(jì)算表達(dá)式1，如果結(jié)果為真，則執(zhí)行表達(dá)式2，并返回其結(jié)果。如果表達(dá)式1為假，則執(zhí)行表達(dá)式3，并返回其結(jié)果。表達(dá)式的簡化1消除冗余合并相同運(yùn)算符2常量折疊提前計(jì)算常數(shù)表達(dá)式3代碼優(yōu)化提高效率，節(jié)省資源表達(dá)式簡化可以提高代碼可讀性，減少運(yùn)算量，提高代碼執(zhí)行效率。例如，合并相同運(yùn)算符、提前計(jì)算常數(shù)表達(dá)式，可以減少代碼的冗余和不必要的運(yùn)算。前綴表達(dá)式定義運(yùn)算符位于操作數(shù)之前。特點(diǎn)不需要括號，便于計(jì)算機(jī)解析。示例+*234表示(2*3)+4。后綴表達(dá)式表達(dá)式形式操作數(shù)位于操作符之后，例如23+。棧結(jié)構(gòu)使用棧來實(shí)現(xiàn)后綴表達(dá)式的求值，操作數(shù)入棧，遇到運(yùn)算符則彈出兩個操作數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，并將結(jié)果壓入棧。求值過程從左到右遍歷表達(dá)式，遇到操作數(shù)入棧，遇到運(yùn)算符彈出兩個操作數(shù)計(jì)算，并將結(jié)果壓入棧。運(yùn)算符重載運(yùn)算符重載允許程序員擴(kuò)展運(yùn)算符的功能，使其適用于自定義數(shù)據(jù)類型。通過重載，程序員可以賦予運(yùn)算符新的含義，使其適用于特定的類或結(jié)構(gòu)體。重載的特點(diǎn)11.多態(tài)性重載允許同一個函數(shù)名，處理不同類型或數(shù)量的參數(shù)。22.代碼可讀性通過重載，代碼更易于閱讀和理解，提高代碼可維護(hù)性。33.代碼復(fù)用性重載可以減少代碼冗余，提高代碼復(fù)用率。44.靜態(tài)多態(tài)重載是在編譯時實(shí)現(xiàn)的多態(tài)性，編譯器根據(jù)參數(shù)類型選擇正確的函數(shù)版本。重載的限制符號限制運(yùn)算符重載不能改變運(yùn)算符的優(yōu)先級和結(jié)合性。運(yùn)算符類型無法重載大小比較運(yùn)算符（>，<，>=，<=）以及邏輯運(yùn)算符（&&，||，?。４a錯誤重載運(yùn)算符時，如果無法匹配相應(yīng)的運(yùn)算符，編譯器會報錯。單目運(yùn)算符的重載操作符重載C++允許用戶自定義運(yùn)算符的含義，使其適用于用戶定義的類型。單目運(yùn)算符單目運(yùn)算符是指只有一個操作數(shù)的運(yùn)算符，如取負(fù)運(yùn)算符、取地址運(yùn)算符等。重載規(guī)則重載單目運(yùn)算符需要使用運(yùn)算符重載的語法，并確保重載后的操作符符合預(yù)期邏輯。雙目運(yùn)算符的重載運(yùn)算符優(yōu)先級雙目運(yùn)算符重載后，優(yōu)先級遵循原有規(guī)則。返回值類型重載后，返回值類型需與原有運(yùn)算符一致。重載形式重載形式為操作符重載函數(shù)，參數(shù)類型需與操作數(shù)類型一致。關(guān)系運(yùn)算符的重載重載目的重載關(guān)系運(yùn)算符可以使對象比較更直觀，例如使用“==”比較兩個對象是否相等。重載規(guī)則需要定義相應(yīng)的成員函數(shù)，例如“operator==”。參數(shù)類型為當(dāng)前類類型，返回值為布爾值。賦值運(yùn)算符的重載賦值運(yùn)算符的重載用戶可以自定義賦值運(yùn)算符的行為，實(shí)現(xiàn)特定操作，例如對象的復(fù)制或資源的釋放。重載的語法通過在類中聲明一個重載函數(shù)，并使用等號（=）運(yùn)算符作為函數(shù)名來實(shí)現(xiàn)。常見應(yīng)用場景例如，在拷貝構(gòu)造函數(shù)中，需要使用重載的賦值運(yùn)算符來確保對象的正確復(fù)制。函數(shù)調(diào)用運(yùn)算符的重載11.重載運(yùn)算符函數(shù)調(diào)用運(yùn)算符“()”可以被重載，允許對象以類似函數(shù)調(diào)用的方式被調(diào)用。22.參數(shù)傳遞重載的函數(shù)調(diào)用運(yùn)算符可以接受參數(shù)，用于傳遞給對象，實(shí)現(xiàn)特定功能。33.應(yīng)用場景常用于模擬函數(shù)調(diào)用，為對象提供靈活的執(zhí)行方式。44.代碼示例通過重載函數(shù)調(diào)用運(yùn)算符，可以模擬函數(shù)調(diào)用，使對象的行為更加靈活。下標(biāo)運(yùn)算符的重載下標(biāo)運(yùn)算符重載下標(biāo)運(yùn)算符重載允許自定義類對象使用下標(biāo)運(yùn)算符訪問成員。重載下標(biāo)運(yùn)算符后，可以通過下標(biāo)運(yùn)算符訪問對象的數(shù)據(jù)成員。例如，對于一個類名為MyClass的類，可以通過重載[]運(yùn)算符，使得MyClass對象可以使用下標(biāo)運(yùn)算符訪問其內(nèi)部的數(shù)據(jù)成員?？偨Y(jié)與思考運(yùn)算符和表達(dá)式是程序設(shè)計(jì)的核心概念。掌握運(yùn)算符的種類和優(yōu)先級理解表達(dá)式求值的規(guī)則運(yùn)算符重載可以使代碼更靈活和可讀性更高。注意重載的規(guī)則和限制選擇合適的重載方式深入理解運(yùn)算符和表達(dá)式的概念可以更好地進(jìn)行代碼編寫。優(yōu)化代碼效率和可讀性提高編程能力和解決問題的能力習(xí)題演練1練習(xí)一計(jì)算以下表達(dá)式的值:a=3+5*2b=(10-2)/4c=7%32練習(xí)二寫出以下算術(shù)表達(dá)式的后綴表達(dá)式:a+b*c