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[java] 연산자
back-end 2024-11-15 - -
back-end java operation

intro : java 연산자에 대한 개념을 알아보자.

연산자

자바에는 산술연산자, 증감 연산자, 비교 연산자, 논리 연산자, 대입 연산자, 삼항 연산자 등과 같은 다양한 연산자가 존재한다. 기본적으로 연산자와 피연산자의 개념은 다음과 같다.

3 + 4 // 연산자(operator): 연산 기호 - `+`, `-`
a + b // 피연산자(operand): 연산 대상 - `3`, `4`, `a`, `b`

산술 연산자

산술 연산자는 주로 숫자를 계산하는 데 사용된다. 우리가 이미 잘 알고 있는 수학 연산을 수행한다. 산술연산자의 종류는 더하기 (+) 빼기 (-) 곱하기(*) 나누기(/) 나머지(%) 가 있다.

public class Operator1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 변수 초기화
        int a = 5;
        int b = 2;
        // 덧셈
        int sum = a + b;
        System.out.println("a + b = " + sum); // 출력: a + b = 7
        // 뺄셈
        int diff = a - b;
        System.out.println("a - b = " + diff); // 출력: a - b = 3
        // 곱셈
        int multi = a * b;
        System.out.println("a * b = " + multi); // 출력: a * b = 10
        // 나눗셈
        int div = a / b;
        System.out.println("a / b = " + div); // 출력: a / b = 2
        // 나머지
        int mod = a % b;
        System.out.println("a % b = " + mod); // 출력: a % b = 1
    }
}

주의! 0 으로 나누기

10 / 0 과 같이 숫자는 0으로 나눌 수 없다. 이 경우 프로그램에 다음과 같은 오류가 발생한다. (Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero)

문자열 더하기

자바는 특별하게도 문자열에도 + 연산자를 사용할 수 있다. 문자열에 + 연산자를 사용하면 두 문자를 연결 할 수 있다.

public class Operator2 {
    public static void main(String[] args) {
        //문자열과 문자열 더하기1
        String result1 = "hello " + "world";
        System.out.println(result1);
 
        //문자열과 문자열 더하기2
        String s1 = "string1";
        String s2 = "string2";
        String result2 = s1 + s2;
        System.out.println(result2);
 
        //문자열과 숫자 더하기1
        String result3 = "a + b = " + 10;
        System.out.println(result3);
 
        //문자열과 숫자 더하기2
        int num = 20;
        String str = "a + b = ";
        String result4 = str + num;
        System.out.println(result4);
    }
}

주의! 문자열 + 숫자

자바에서 문자와 숫자를 더하면 숫자를 문자열로 변경한 다음에 서로 더한다. 아래 코드의 결과는 20을 예상할 수도 있지만, 실제로는 1010 값이 출력된다. 쉽게 얘기해서 문자열과 더하는 모든 것들은 전부 문자열이 된다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //문자열과 문자열 더하기1
        String result1 = "hello " + "world";
        System.out.println(result1);
        String str = "10";
        int a = 10;
        System.out.println(str + a); // 1010 출력
    }
}

연산자 우선순위

자바는 다음과 같은 연산자 우선순위가 있다. 높은 것에서 낮은 순으로 적용된다. 처음에 나오는 괄호가 우선순위가 가장 높고, 대입 연산자가 우선순위가 가장 낮다.

우선순위 연산자 유형 연산자
1 괄호 ()
2 단항 연산자 ++,--,!,~,new,(type)
3 산술 연산자 *, /, %, +, -
4 Shift 연산자 <<, >>, >>>
5 비교 연산자 <,<=,>,>=,instanceof
6 등식 연산자 ==, !=
7 비트 연산자 &, ^, |
8 논리 연산자 &&, ||
9 삼항 연산자 ? :
10 대입 연산자 =, +=, -=, *=, /=, %= 등

잘 모르는 ~ 연산자

자바에서 ~ 연산자는 비트 반전 연산자(bitwise NOT)입니다. 이 연산자는 피연산자의 모든 비트를 반전시키는 데 사용됩니다. 즉, 0을 1로, 1을 0으로 바꿉니다. 이걸 응용하면, 음수를 비트로 표현하는 방법에 대해서도 알 수 있습니다. -5를 표현하는 방법은 5의 보수 즉 ~5 을 한뒤 +1 을 해주는 것으로 음수를 2진법으로 표현할 수 있습니다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 5;  // 이진수: 00000000 00000000 00000000 00000101
        int result = ~a;
        System.out.println(result);  // 출력: -6
    }
}

잘 모르는 Shift 연산자

1. << 왼쪽 쉬프트 연산자

비트를 왼쪽으로 이동시키고, 오른쪽에 0을 채웁니다.
예시: a << n은 a를 왼쪽으로 n비트만큼 이동시킵니다.

int a = 1;  // 이진수: 00000001
int result = a << 1;  // 왼쪽으로 1비트 이동
System.out.println(result);  // 출력: 2 (이진수: 00000010)

2. >> 오른쪽 쉬프트 연산자

비트를 오른쪽으로 이동시키고, 왼쪽에 부호 비트를 채웁니다. (부호 비트는 양수인 경우 0, 음수인 경우 1)
a >> n은 a를 오른쪽으로 n비트만큼 이동시키며, 부호 비트(1 또는 0)로 채웁니다.

int a = 4;  // 이진수: 00000100
int result = a >> 1;  // 오른쪽으로 1비트 이동
System.out.println(result);  // 출력: 2 (이진수: 00000010)

3. >>> 무조건 오른쪽 쉬프트 연산자 (<<< 무조건 왼쪽 쉬프트 연산자는 없습니다.)

비트를 오른쪽으로 이동시키고, 왼쪽에 항상 0을 채웁니다. 부호 비트와 상관없이 0으로 채워집니다.
예시: a >>> n은 a를 오른쪽으로 n비트만큼 이동시키며, 빈 자리는 항상 0으로 채웁니다.

int a = -5;  // 이진수: 11111111111111111111111111111011
int result = a >>> 1;  // 오른쪽으로 1비트 이동
System.out.println(result);  // 출력: 2147483642

잘 모르는 비트 연산자

1. & 연산자

&는 비트 단위 AND 연산자로, 두 비트가 모두 1일 때만 결과가 1이 됩니다. 그 외의 경우에는 결과가 0이 됩니다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 5;  // 이진수: 0101
        int b = 3;  // 이진수: 0011
        int result = a & b;
        System.out.println(result);  // 출력: 1
    }
}

2. ^ (비트 XOR) 연산자

^는 비트 단위 XOR 연산자로, 두 비트가 서로 다를 때만 결과가 1이 됩니다. 같은 비트는 0이 됩니다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 5;  // 이진수: 0101
        int b = 3;  // 이진수: 0011
        int result = a ^ b;
        System.out.println(result);  // 출력: 6
    }
}

3. | (비트 OR) 연산자

|는 비트 단위 OR 연산자로, 두 비트 중 하나라도 1이면 결과가 1이 됩니다. 두 비트가 모두 0일 때만 결과가 0입니다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 5;  // 이진수: 0101
        int b = 3;  // 이진수: 0011
        int result = a | b;
        System.out.println(result);  // 출력: 7
    }
}

증감 연산자

증가 및 감소 연산자를 줄여서 증감 연산자라 한다. 증감 연산자는 ++ 와 -- 로 표현되며, 이들은 변수의 값을 1만큼 증가시키거나 감소시킨다. 프로그래밍에서는 값을 1씩 증가하거나 1씩 감소할 때가 아주 많기 때문에 이런 편의 기능을 제공한다.

public class OperatorAdd1 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 0;
        a = a + 1;
        System.out.println("a = " + a); //1
        a = a + 1;
        System.out.println("a = " + a); //2

        //증감 연산자
        ++a; //a = a + 1
        System.out.println("a = " + a); //3
        ++a; //a = a + 1
        System.out.println("a = " + a); //4
    }
}

전위, 후위 증감연산자

증감 연산자는 피연산자 앞에 두거나 뒤에 둘 수 있으며, 연산자의 위치에 따라 연산이 수행되는 시점이 달라진다. ++a : 증감 연산자를 피연산자 앞에 둘 수 있다. 이것을 앞에 있다고 해서 전위(Prefix) 증감 연산자라 한다. a++ : 증감 연산자를 피연산자 뒤에 둘 수 있다. 이것을 뒤에 있다고 해서 후위(Postfix) 증감 연산자라 한다.

public class OperatorAdd2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 전위 증감 연산자 사용 예
        int a = 1;
        int b = 0;
        b = ++a; // a의 값을 먼저 증가시키고, 그 결과를 b에 대입
        System.out.println("a = " + a + ", b = " + b); // 결과: a = 2, b = 2
        // 후위 증감 연산자 사용 예
        a = 1; // a 값을 다시 1로 지정
        b = 0; // b 값을 다시 0으로 지정
        b = a++; // a의 현재 값을 b에 먼저 대입하고, 그 후 a 값을 증가시킴
        System.out.println("a = " + a + ", b = " + b); // 결과: a = 2, b = 1
    }
}

비교 연산자

비교 연산자는 두 값을 비교하는 데 사용한다. 비교 연산자는 주로 뒤에서 설명하는 조건문과 함께 사용한다. 비교 연산자를 사용하면 참(true) 또는 거짓(false)이라는 결과가 나온다. 참 거짓은 boolean 형을 사용한다. 여기서 주의할 점은 = 와 == (= x2)이 다르다는 점이다.= : 대입 연산자, 변수에 값을 대입한다. == : 동등한지 확인하는 비교 연산자

public class Comp1 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 2;
        int b = 3;
        System.out.println(a == b); // false, a와 b는 같지 않다
        System.out.println(a != b); // true, a와 b는 다르다
        System.out.println(a > b); // false, a는 b보다 크지 않다
        System.out.println(a < b); // true, a는 b보다 작다
        System.out.println(a >= b); // false, a는 b보다 크거나 같지 않다
        System.out.println(a <= b); // true, a는 b보다 작거나 같다

        //결과를 boolean 변수에 담기
        boolean result = a == b; //a == b: false
        System.out.println(result); //false
    }
}

문자열 비교

문자열 비교는 객체이기 때문에 == 으로 비교할수 없다. 문자열 String 클래스가 제공하는 equals 메소드를 통해 비교해야한다.

논리 연산자

논리 연산자는 boolean 형인 true , false 를 비교하는데 사용한다. && (그리고) : 두 피연산자가 모두 참이면 참을 반환, 둘중 하나라도 거짓이면 거짓을 반환 || (또는) : 두 피연산자 중 하나라도 참이면 참을 반환, 둘다 거짓이면 거짓을 반환 ! (부정) : 피연산자의 논리적 부정을 반환. 즉, 참이면 거짓을, 거짓이면 참을 반환

public class Logical1 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("&&: AND 연산");
        System.out.println(true && true); //true
        System.out.println(true && false);//false
        System.out.println(false && false);//false
        System.out.println("||: OR 연산");
        System.out.println(true || true); //true
        System.out.println(true || false);//true
        System.out.println(false || false);//false
        System.out.println("! 연산");
        System.out.println(!true); //false
        System.out.println(!false); //true
        System.out.println("변수 활용");
        boolean a = true;
        boolean b = false;
        System.out.println(a && b); // false
        System.out.println(a || b); // true
        System.out.println(!a); // false
        System.out.println(!b); // true
    }
}

대입 연산자

대입 연산자(=)는 값을 변수에 할당하는 연산자다. 이 연산자를 사용하면 변수에 값을 할당할 수 있다. 예를 들어, int a = 1 는 a 라는 변수에 1 이라는 값을 할당한다. 산술 연산자와 대입 연산자를 한번에 축약해서 사용할 수 있는데, 이것을 축약(복합) 대입 연산자라 한다. (연산자 종류: +=,-=,*=,/=,%=)

public class Assign1 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 5; // 5
        a += 3; // 8 (5 + 3): a = a + 3
        a -= 2; // 6 (8 - 2): a = a - 2
        a *= 4; // 24 (6 * 4): a = a * 4
        a /= 3; // 8 (24 / 3): a = a / 3
        a %= 5; // 3 (8 % 5) : a = a % 5
        System.out.println(a);
    }
}