[자바] 자바 연산자

자바(Java)

[자바] 자바 연산자

Ash_jisu 2023. 7. 29. 14:44

연산자(Operator)

- 연산을 수행하는 기호이다.

- 연산을 수행하기 위해선 대상, 바로 '피연산자'가 필요하다.

산술 연산자

산술연산자는 +, -, *, /, %로 이루어져있다.
정수끼리 연산을 하면, 피연산자 중에 long이 있을경우에는 long으로 변환 후 수행, 그 외의 정수는
int로 변환된후 실행된다.

산술 연산자의 오버플로우
- 오버플로우(Overflow)는 변수가 자신이 표현할 수 있는 범위를 벗어나는 값을 가지게 되는 상항을 말한다.
  연산자의 부분에서는 더하기나 곱하기등을 통해 표현할수있는 최대값을 벗어나면
  오버플로우가 발생한다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 1000000; // 1,000,000
        int b = 1000000;   // 1,000,000
        int result = a * b;

        System.out.println("곱셈 결과: " + result); //곱셈 결과: -727379968, 오버플로우 발생
    }
}

부동 소수점
- 부동소수점은 실수를 표현하는 방식 중 하나이다.
  부동소수점은 이진법으로 표현할때 정확히 표현되지 않는 값들이 존재한다.
  제대로 표현되는 값은 분모가 2의 거듭제곱을 사용하는 0.5(2분의1), 0.25(4분의 1), 0.125(8분의 1)
  과 같고 나머지는 정확히 표현할수가 없어 무한소수가 되어 근사치로 표현된다.
  아래 코드를 보면 0.3이 아니라 0.3......4 가 나오게 된다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        double num1 = 0.1;
        double num2 = 0.2;
        double result = num1 + num2;

        System.out.println("결과: " + result); // 예상: 0.3, 실제: 0.30000000000000004
    }
}

따라서 이것을 해결할려면 'BigDecimal'과 같은 클래스를 사용하여 정확한 실수 연산을 해야한다.

비트 연산자

비트 연산자는 말 그대로 비트 단위로 연산이 이루어지는 연산자이다.
데이터가 컴퓨터 내부에서 0과 1로 이루어져있기때문에 비트연산자라고 부른다. 그만큼 빠른 속도로 계산한다.
비트 연산자는 &, |, ^, ~, <<, >>, >>> 등으로 이루어져있다.
I(OR연산자) : 피연산자 중 한 쪽의 값이 1이면, 1을 결과로 얻는다.
&(AND연산자): 피연산자 양 쪽의 값이 모두 1이어야만 1을 결과로 얻는다.
^(XOR연산자): 피연산자의 값이 서로 다를때만 1을 결과로 얻는다.
~(비트 전환 연산자): 비트 값을 0은 1로, 1은 0으로 바꾸는 연산자이다.

 int num = 5;
 int result = ~num;
 System.out.println(result);  //-6이 출력이 된다.
 
 //num =  00000101
 //~num = 11111010

<< >> 시프트 연산자의 의미는 다음과 같다.
- << 왼쪽 시프트 연산자 경우: 피연산자의 비트를 왼쪽으로 이동시킨다.
- >>오른쪽 시프트 연산자 경우: 피연산자의 비트를 오른쪽으로 이동시키는 연산을 수행한다.
- 사용예시, 00101 -> 0010100 가 된다. 따라서 5->20

public class LeftShiftExample {
    public static void main(String[] args) {
        int num = 5; // 5는 이진수로 00000101 
        int result = num << 2; //왼쪽으로 2비트 이동

        System.out.println("원래 값: " + num); // 5
        System.out.println("시프트 결과: " + result); // 20 (00010100)
    }
}

관계 연산자

비교 연산자라고도 하며 결과는 true 혹은 false, boolean 자료형으로 반환된다.
아래는 관계연산자의 종류이다.

보통 조건절로 사용할때 많이 쓰인다고 생각하면 된다.

논리 연산자

논리 연산자도 연산 결과가 true 혹은 false, boolean형으로 반환된다.
논리 연산자는 AND(&&), OR(||), NOT(!) 세가지가 있다.
아래는 대입연산자 종류와 기능이다.

예시 코드를 들면 다음과 같다.

        System.out.println(5>3);  //true    관계 연산자
        System.out.println(5>3&&5>4); //true    두 항 모두 다 참이므로 true
        System.out.println(5>3&&5>10);  //false   두 항중 오른쪽 항이 거짓이므로 false
        System.out.println(5>3||5>10);   //true   두 항중 오른쪽 항이 참이므로 false
        
        //조건문에서 논리연산자를 여러번 사용할경우 앞쪽에서 이미 false가 뜨면 뒤에 논리는 보지않는다.
        //활용가능한 부분: bfs 같은 너비탐색에서 상하좌우 노드 탐색하는경우 visited[i][j] 가 i가 음수로 범위를 벗어나는 오류 뜰수있으나 앞에가 false면 짤린다.
        if(i>=0&&i<N&&j>=0&&j<N&&visited[i][j])  //이미 i나 j에 음수가 들어가거나 범위 밖을 넘어가면 조건문이 종료된다.

추가로 설명할 부분은 논리연산자중 &&, ||는 왼쪽부터 참인지 거짓인지 판단하게 되는데 &&왼쪽이 거짓이경우 오른쪽 항을 보지도 않고 false로 리턴한다. ||의 경우도 왼쪽이 참일경우 오른쪽항 판단하지않고 true로 리턴한다. 그래서
위에 코드 마지막 부분처럼 사용이 가능하다.
- '||'와 '|'의 다른점은 |는 왼쪽항의 결과와 상관없이 오른쪽 항도 체크를 한다는것이다. 물론 그만큼 시간적으로는 더 걸리는게 사실이나 2개를 다 확실히 체크할 일이 있을경우에는 '|'쓰는것이 좋다.

instanceof

객체 타입을 확인하는 연산자이다.
형변환 가능여부를 확인하며 true/false로 결과를 반환한다.
주로 상속 관계에서 부모객체인지 자식 객체인지 확인하는데 사용된다.
밑에 코드를 통해 더 자세히 설명하겠다.

class Parent{}
class Child extends Parent{}

public class Main {
    public static void main(String[] args){
        Parent parent = new Parent();
        Child child = new Child();

        System.out.println( parent instanceof Parent );  // true, 부모가 부모클래스 소속이므로 true
        System.out.println( child instanceof Parent );   // true, 자식은 부모클래스로부터 상속받은 자식클래스 소속이므로 true
        System.out.println( parent instanceof Child );   // false, 자식이 부모로부터 상속받은거지 상속한게 아니므로 false
        System.out.println( child instanceof Child );   // true, 자식은 자식클래스로부터 나온것이므로 true
    }

}

assignment(=) operator

대입연산자라고 하며 변수에 값을 대입할때 사용하는 이항 연산자이다.
피연산자들의 결합 방향은 오른쪽에서 왼쪽이다.
대입연산자의 종류

예시 코드 작성

        int num1 = 10;
        int num2 = 5;
        num1 += num2; //15
        num1 -= num2; //5
        num1 *= num2; //50
        num1 /= num2; //2
        num1 %= num2; //0
        num1 <<= 2;  //40
        num1 &= 10;   //1

화살표(->) 연산자

자바 8에서 람다 표현식이 추가됨에 따라 등장한 연산자이다.
아래 예시를 통해 나타내보겠다.
자바 8 이전의 인터페이스와 구현 클래스

// 인터페이스 선언
interface MyInterface {
    void doSomething();
}

// 인터페이스를 구현하는 클래스
class MyClass implements MyInterface {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("Doing something in MyClass.");
    }
}

화살표 연산자와 람다식을 활용한 구현(메인에서 바로 구현후 사용)

// 함수형 인터페이스 선언
interface MyFunctionalInterface {
    void doSomething();
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 람다 표현식과 화살표 연산자를 활용한 메서드 구현
        MyFunctionalInterface myFunc = () -> System.out.println("Doing something with Lambda.");
        
        //메서드 호출
        myFunc.doSomething();
    }
}

근데 이제 MyFunctionalInerface가 반드시 단 하나의 메서드를 가져야만 사용할 수 있다. 아니면 어떤 메서드를
호출하는지를 알 수가 없다.

3항 연산자

삼항 연산자는 세개의 피연산자를 통해 If문을 간략하게 처리한다.
코드로 예시를 들겠다. 10>5가 성립하면 num = 10; 아니면 num = 5가된다는 가정으로 코드를 짜봤다.
원래의 if문

int num;
if(10>5)num = 10;
else num = 5;

삼항 연산자 사용

     int num = (10>5)?10:5;    //int num = (조건)? 조건true일시 발동: 조건 false일시 발동;

삼항 연산자가 식을 간략하게 해주지만 계산속도가 빨라지는 것은 아니다.

연산자 우선 순위

식에 여러개의 연산자가 있는 경우 우선순우가 높은 연산자를 먼저 처리한다.
우선순위가 동일하면 왼쪽에서 오른쪽으로 순서대로 처리한다.

Java 13. switch 연산자

13에 swtich 연산자 기능이 추가 되기전
- 다수의 case,break 존재
- break; 를 빼먹을 경우 다음분기로 넘어간다
- return값이 존재할 수 없다.
13에 switch 연산자 기능이 추가 되고난 후(변경이 아니다, 기존 switch문에 기능이 추가된거다)
- break 대신 yield사용(return값 존재)
- case -> A 같은 형식으로 표현가능
- case가 모든 인자를 커버하는 경우 default 항목을 넣어주지 않아도 되나 그렇지 않은 경우는 default -> code를 작성해야한다.

기존 방식

        char c = 'B';
        int grade = 0;
        switch (c){
            case 'A':
                grade = 4;
                break;
            case 'B':
                grade = 3;
                break;
            case 'C':
                grade = 2;
                break;
            case 'D':
                grade = 1;
                break;
        }

Java 13 에서 나온 기능 활용 표현식

        char c = 'B';

        int grade = switch (c){
            case 'A': yield 4;
            case 'B': yield 3;
            case 'C': yield 2;
            case 'D': yield 1;
            default : throw new IllegalStateException("Invalid grade: " + c);
        }

※참고로 예약어는 변수명으로 사용불가능하지만 yield는 예외이다. 예약어로 사용가능하다.

참고

연산자
자바의 정석(저자: 남궁성)
비트 연산자
https://staticclass.tistory.com/25
관계연산&논리연산
https://velog.io/@foeverna/Java-%EC%97%B0%EC%82%B0%EC%9E%90-%EA%B4%80%EA%B3%84-%EB%85%BC%EB%A6%AC-%EC%A1%B0%EA%B1%B4-%EB%B9%84%ED%8A%B8-%EC%97%B0%EC%82%B0%EC%9E%90
연산자 우선순위
https://danmilife.tistory.com/12
자바 13 swtich 연산자
https://babgeuleus.tistory.com/84#Java%2013.%20switch%20%EC%97%B0%EC%82%B0%EC%9E%90-1
https://catch-me-java.tistory.com/31

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