[3주차 과제] 연산자

[TOC]

1. 산술 연산자

2. 비트 연산자

3. 관계 연산자

4. 논리 연산자

5. instanceof

6. assignment(=) operator

7. 화살표(->) 연산자

8. 3항 연산자

9. 연산자 우선 순위

10. (optional) Java 13. switch 연산자

0. 연산자와 연산식

연산 (operations)

프로그램에서 데이터를 처리하여 결과를 산출하는 것

연산자 (operator)

연산에 사용되는 표시나 기호

피연산자 (operand)

연산되는 데이터

연산식 (expressions)

연산자와 피연산자를 이용하여 연산의 과정을 기술한 것

// +, -, *, == 은 연산자
// x, y, z는 피연산자
x + y
x - y
x * y + z
x == y

연산자의 종류

산술 연산자 ⇒ 결과값이 숫자 타입 (byte, short, int, long, float, double)
비교 연산자 ⇒ 결과값이 논리 타입 (boolean)
논리 연산자 ⇒ 결과값이 논리 타입 (boolean)

operator_type

[출처] : https://medium.com/@katekim720/%EC%97%B0%EC%82%B0%EC%9E%90%EB%B6%80%ED%84%B0-%EC%A1%B0%EA%B1%B4-%EB%B0%98%EB%B3%B5%EB%AC%B8%EA%B9%8C%EC%A7%80-3d5cec6513d4

필요로 하는 피연산자의 수에 따라 단항, 이항, 삼항 연산자로 구분

연산식은 반드시 하나의 값을 산출함

연산자 수가 아무리 많아도 두 개 이상의 값을 산출하는 연산식은 없음
하나의 값이 올 수 있는 곳이면 어디든지 값 대신에 연산식을 사용할 수 있음
```
int result = x + y;
```
연산식은 다른 연산식의 피연산자 위치에도 올 수 있음
```
boolean result = (x + y) < 5;
```

1. 산술 연산자 (+, -, *, /, %)

사칙연산을 하는 연산자
boolean 타입을 제외한 모든 기본 타입에 사용할 수 있음
피연산자들의 타입이 동일하지 않을 경우 피연산자들의 타입을 일치시킨 후 연산을 수행
1. 피연산자들이 모두 정수 타입이고, int 타입 (4 byte)보다 크기가 작은 타입일 경우
  
  → 모두 int 타입으로 변환 후, 연산 수행 ⇒ 결과는 int
2. 피연산자들이 모두 정수 타입이고, long 타입이 있을 경우
  
  → 모두 long 타입으로 변환 후, 연산 수행 ⇒ 결과는 long
3. 피연산자 중 실수 타입 (float, double)이 있을 경우
  
  → 크기가 큰 실수 타입으로 변환 후, 연산 수행 ⇒ 결과는 실수 타입
```
byte byte1 = 1;
byte byte2 = 2;
byte byte3 = byte1 + byte2; // 컴파일 에러
// long 타입을 제외한 정수의 산술 연산은 무조건 int 타입으로 변환 후 연산을 수행하고,
// 산출 타입도 int 이기 때문
int result = byte1 + byte2; // 이게 맞는 코드
```
- 왜 int 로 변환?
  - ⇒ 자바 가상 기계 (JVM)가 기본적으로 32비트 단위로 계산하기 때문
```
int int1 = 10;
int int2 = 4;
int result2 = int1 / int2; // 2
double result3 = int1 / int2; // 2.5가 아닌 2.0
```
- 2.5를 얻고 싶다면, 아래와 같이 피연산자 중 최소한 하나는 실수 타입이어야 함
```
double result3 = (int1*1.0) / int2;
double result3 = (double) int1 / int2;
double result3 = int1 / (double) int2;
```

char 타입도 정수 타입이므로 산술 연산이 가능함 (결과는 int)

char c1 = 'A' + 1;
char c2 = 'A';

char c3 = c2 + 1; // 컴파일 에러
// char를 얻고 싶으면, 강제 타입 변환 (캐스팅) 필요
char c4 = (char) (c2 + 1);

산술 연산에서의 주의점

오버플로우 탐지
정확한 계산은 정수 사용
NaN 과 Infinity 연산
입력값의 NaN 검사

1. 오버플로우 탐지

연산 후의 산출값이 산출 타입으로 충분히 표현 가능한지 살펴봐야 함
- 산출 타입으로 표현할 수 없는 값이 산출되었을 경우, 오버플로우가 발생하고 쓰레기값을 얻을 수 있기 때문
- 예외 처리가 필요 (ArithmeticException)

2. 정확한 계산은 정수 사용

정확하계 계산해야 할 때는 부동소수점 (실수) 타입을 사용하지 말자

public class AccuracyExample1 {
	public static void main(String[] args) {
			int apple = 1;
			double pieceUnit = 0.1;
			int number = 7;

			double result = apple - number*pieceUnit;

			System.out.println("사과 한 개에서")
			System.out.println(number*pieceUnit+" 조각을 빼면 ");
			System.out.println(result + "조각이 남는다."); // 결과는 0.3이 아닌 0.299999999....3
	}
}

result가 0.3이 아닌 이유?

부동소수점 타입 (float, double)은 0.1을 정확히 표현할 수 없어 근사치로 처리하기 때문

public class AccuracyExample2 {
	public static void main(String[] args) {
		int apple = 1;

		int totalPieces = apple * 10; // 정확한 계산을 위해서는 정수 연산을 이용해야 함
		int number = 7;
		int temp = totalPieces - number;

		double result = temp / 10.0;
	}
}

3. NaN과 Infinity 연산

/ 나 % 연산자는 좌측 피연산자가 정수 타입인 경우에, 나누는 수인 우측 피연산자는 0을 사용할 수 없음
0으로 나누면, 컴파일은 되지만, 실행 시 ArithmeticException 이 발생함
```
5 / 0 // ArithmeticException 예외 발생
5 % 0 // ArithmeticException 예외 발생
```
- 자바는 프로그램 실행 도중 예외가 발생하면 실행이 즉시 멈추고 프로그램이 종료됨
- Arithmetic Exception 이 발생했을 경우 프로그램이 종료되지 않도록 하려면 예외처리를 해야함
```
try {
	int z = x % y;
} catch (ArithmeticException e) {
	System.out.println("0으로 나누면 안됨");
}
```
실수 타입인 0.0 또는 0.0f 로 나누면 ArithmeticException 이 발생하지 않음
- / 연산의 결과는 Infinity (무한대) 값을 가짐
- % 연산의 결과는 NaN (Not a Number) 을 가짐
```
5 / 0.0 // Infinity
5 % 0.0 // NaN
```
- 연산의 결과가 Infinity 또는 NaN이 나오면 다음 연산을 수행하면 안됨
  
  ⇒ 이 값들과 산술 연산을 하면 어떤 수와 연산하더라도 Infinity 또는 NaN이 산출되기 때문
```
Infinity + 2 // Infinity
NaN + 2 // NaN
```
- 프로그램 코드에서 결과가 Infinity 또는 NaN인지 확인하려면 아래 두 메소드 이용
  - Double.isInfinite()
  - Double.isNaN()

4. 입력값의 NaN 검사

부동소수점 (실수) 을 입력받을 때는 반드시 NaN 검사를 해야함
NaN 검사는 == 연산자를 통해 조사하면 안되고, Double.isNaN() 메소드를 사용해야 함
- NaN 은 != 연산자를 제외한 모든 비교 연산자를 사용할 경우 false 값을 리턴하기 때문

2. 비트 연산자

2.1. 비트 반전 연산자 (~)

정수 타입 (byte, short, int, long)의 피연산자에만 사용
피연산자를 2진수로 표현했을 때 비트값인 0 → 1, 1 → 0으로 반전
연산 후, 부호 비트인 최상위 비트를 포함하여 모든 비트가 반전됨
- 부호가 반대인 새로운 값 산출됨
산출 타입은 int 타입
- 피연산자는 연산을 수행하기 전에 int 타입으로 변환되고, 비트 반전이 일어남
```
byte v1 = 10;
byte v2 = ~v1; // 컴파일 에러
int v3 = ~v1; // 정상
```
비트 반전 연산자를 이용하여 부호가 반대인 정수 구하기
```
byte b1 = 10;
int b2 = ~b1 + 1;
```
자바에서는 Integer.toBinaryString() 메소드를 제공 : 정수값을 총 32비트의 이진 문자열로 리턴
- Integer.toBinaryString() 메소드
  - 앞의 비트가 모두 0이면, 0은 생략되고 나머지 문자열만 리턴함

2.2. 비트 연산자 (&, |, ^, ~, «, », »>)

데이터를 비트 (bit) 단위로 연산
0 과 1이 피연산자가 됨
0과 1로 표현이 가능한 정수 타입만 비트 연산을 할 수 있음 (실수 타입인 float와 double 은 비트 연산 불가)

기능에 따라 구분

비트 논리 연산자 (&, , ^, ~) ⇒ 0과 1을 연산
비트 이동 연산자 («, », »>) ⇒ 비트를 좌측 또는 우측으로 이동하는 연산자

2.3. 비트 논리 연산자 (&, |, ^)

피연산자가 boolean 타입 ⇒ 일반 논리 연산자
피연산자가 정수 타입 ⇒ 비트 논리 연산자

[출처] : https://medium.com/@katekim720/%EC%97%B0%EC%82%B0%EC%9E%90%EB%B6%80%ED%84%B0-%EC%A1%B0%EA%B1%B4-%EB%B0%98%EB%B3%B5%EB%AC%B8%EA%B9%8C%EC%A7%80-3d5cec6513d4

예제 : 45와 25를 비트 논리 연산
비트 연산자는 피연산자를 int 타입(4 byte)으로 자동 타입 변환 후 연산을 수행
- byte, short, char 타입을 비트 논리 연산하면 그 결과는 int 타입이 됨
```
byte num1 = 45;
byte num2 = 25;
byte result = num1 & num2; // 컴파일 에러
int result2 = num1 & num2; // 정상
```

2.4. 비트 이동 연산자 («, », »>)

정수 데이터의 비트를 좌측 또는 우측으로 밀어서 이동시키는 연산자

[출처] : https://medium.com/@katekim720/%EC%97%B0%EC%82%B0%EC%9E%90%EB%B6%80%ED%84%B0-%EC%A1%B0%EA%B1%B4-%EB%B0%98%EB%B3%B5%EB%AC%B8%EA%B9%8C%EC%A7%80-3d5cec6513d4
비트 이동 연산자 예제

3. 관계 연산자

비교 연산자 (<, <=, >, >=, ==, !=)

대소 또는 동등을 비교해서 boolean 타입인 true / false를 산출
대소 연산자는 boolean 타입을 제외한 기본 타입에 사용 가능
동등 연산자는 모든 타입에 사용 가능
비교 연산자는 조건문, 반복문에 주로 이용되어 실행 흐름 제어
피연산자가 char 타입이면, 유니코드 값으로 비교 연산 수행

타입 변환을 통해 피연산자의 타입을 일치 시킴

'A' == 65 // true, 'A' 가 int 타입으로 변환되어 65가 된 다음 65 == 65로 비교
3 == 3.0 // int 타입인 3을 double 타입으로 변환한 후 3.0 == 3.0 으로 비교

예외
```
0.1 == 0.1f // false
(float) 0.1 == 0.1f
```
⇒ 이진 포맷의 가수를 사용하는 모든 부동소수점 타입은 0.1을 정확히 표현 할 수 없어

⇒ 0.1f는 0.1의 근사값으로 표현되어 0.1000000149011612 와 같은 값이 되기 때문에, 0.1보다 큰 값이 됨

⇒ 피연산자를 모두 float 타입으로 강제 타입 변환한 후에 비교 연산을 하면 됨
String 타입의 문자열을 비교할 때는 → 대소 연산자를 사용할 수 없고, 동등 비교 연산자는 사용 가능하나 문자열이 같은지 다른지를 비교하는 용도 X

String strVar1 = "값1";
String strVar2 = "값1";
String strVar3 = new String("값1");

string_operator

[출처] : 이것이 자바다 - 신용권의 Java 프로그래밍 정복 1권 p.90 (그림은 제가 직접 그렸습니다)

String 객체의 참조

strVar1 == strVar2 // true
strVar2 == strVar3 // false

String 객체의 문자열만을 비교하고 싶으면, == 연산자가 아닌 equals() 메소드를 사용해야 함

4. 논리 연산자

논리 연산자 (&&, ||, &, |, ^, !)

논리곱, 논리합, 배타적 논리합, 논리 부정 연산을 수행
피연산자로 boolean 타입만 사용 가능

true_false_operator

[출처] : https://medium.com/@katekim720/%EC%97%B0%EC%82%B0%EC%9E%90%EB%B6%80%ED%84%B0-%EC%A1%B0%EA%B1%B4-%EB%B0%98%EB%B3%B5%EB%AC%B8%EA%B9%8C%EC%A7%80-3d5cec6513d4

&&와 & 는 산출 결과는 같지만 연산 과정이 다름
1. && 는 앞의 피연산자가 false이면 뒤의 피연산자를 평가하지 않고 바로 false 를 결과로 냄
  
  ⇒ 하나라도 false이면 결과는 어차피 false이기 때문
2. but, & 연산자는 두 개의 피연산자 모두를 평가해서 산출 결과를 냄
- & 보다 &&가 더 효율적으로 동작
- 와 도 마찬가지로 동작

5. instanceof 연산자 - 비교 연산자

어떤 객체가 어떤 클래스의 인스턴스인지 확인하기 위한 연산자
좌항 : 객체
우항 : 타입
좌항의 객체가 우항의 인스턴스이면 -> true
- 즉, 우항의 타입으로 객체가 생성되었다면 true
- 아니면 false
instanceof 연산자는 매개값의 타입을 조사할 때 주로 사용됨
메소드 내에서 강제 타입 변환이 필요할 경우 반드시 매개값이 어떤 객체인지 instanceof 연산자로 확인하고 안전하게 강제 타입 변환을 해야함
```
public void method(Parent parent) {
  	// Parent 매개변수가 참조하는 객체가 Child인지 조사
    if (parent instanceof Child) {
        Child child = (Child) parent;
    }
}
```
- instanceof 연산자로 타입을 확인하지 않고 강제 타입 변환을 시도한다면, ClassCastException 이 발생

6. assignment(=) operator

3.4.6 대입 연산자 (=, +=, -= …)

오른쪽 피연산자의 값을 좌측 피연산자인 변수에 저장
연산자들 중 가장 낮은 연산 순위 ⇒ 제일 마지막에 수행됨
연산 진행 방향이 오른쪽에서 왼쪽

assignment_operator

[출처] : https://medium.com/@katekim720/%EC%97%B0%EC%82%B0%EC%9E%90%EB%B6%80%ED%84%B0-%EC%A1%B0%EA%B1%B4-%EB%B0%98%EB%B3%B5%EB%AC%B8%EA%B9%8C%EC%A7%80-3d5cec6513d4

7. 화살표(->) 연산자

Java 1.8 에 추가된 람다식에서 사용되는 연산자

람다식

식별자 없이 실행 가능한 함수

함수인데 함수를 따로 만들지 않고 코드한줄에 함수를 써서 그것을 호출하는 방식

->

매개변수를 이용하여 중괄호를 실행한다는 의미

람다식이 없을 때

Runnable r = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.print("Run method");
            }
        };

람다식을 이용한 표현

Runnable r = ()-> System.out.print("Run method")

8. 3항 연산자

삼항 연산자

세 개의 피연산자를 필요로 하는 연산자
앞의 ? 조건식에 따라 콜론 (:) 앞 뒤의 피연산자가 선택됨 ⇒ 조건 연산식

ternaryOperator [출처] : https://www.geeksforgeeks.org/java-ternary-operator-with-examples/

int score = 95;
char grade = (score > 90) ? 'A' : 'B'

int score = 95;
char grade;

if (score > 90) {
	grade = 'A';
} else {
	grade = 'B';
}

9. 연산자 우선 순위

연산의 방향

대부분의 연산자는 왼쪽에서부터 오른쪽으로 연산을 시작

단항 연산자 (++,- -, ~ , !), 부호 연산자 (+,-), 대입 연산자 (=, += …) 는 오른쪽에서 왼쪽으로 연산됨

operator

[출처] : http://adminschool.net/doku.php?id=study:java:javachobo:ch3

10. Java 13 에서의 Switch Operator

원래 익히 알고 있던 switch문

public String getGrade(int score) {
		String grade = "";
		switch (score) {
				case score >= 90:
						grade = "A";
						break;
				case score >= 80:
						grade = "B";
						break;
				case score >= 70:
						grade = "C";
						break;
				case score >= 60:
						grade = "D";
						break;
				case score >= 50:
						grade = "E";
						break;
				default:
						grade = "F";
						break;
		}

}

Java 13의 switch문

case문 내에 여러 개의 값을 이용할 수 있음
블록을 사용 가능

break로 값을 반환하던 것이 yield 를 이용하도록 변경

private static int getValueViaYield(String mode) {
        int result = switch (mode) {
            case "a", "b":
                yield 1;
            case "c":
                yield 2;
            case "d", "e", "f":
                // do something here...
                System.out.println("Supports multi line block!");
                yield 3;
            default:
                yield -1;
        };
        return result;
}

출처

이것이 자바다 - 신용권의 Java 프로그래밍 정복 [한빛미디어]
https://mkyong.com/java/java-13-switch-expressions/
https://coding-factory.tistory.com/265
https://qastack.kr/programming/15146052/what-does-the-arrow-operator-do-in-java
https://www.geeksforgeeks.org/java-ternary-operator-with-examples/
https://medium.com/@katekim720/%EC%97%B0%EC%82%B0%EC%9E%90%EB%B6%80%ED%84%B0-%EC%A1%B0%EA%B1%B4-%EB%B0%98%EB%B3%B5%EB%AC%B8%EA%B9%8C%EC%A7%80-3d5cec6513d4

[3주차] 라이브 강의

중간값 구하기

public static void main(String[] args) {
		int start = 2_000_000_000;
		int end = 2_100_000_000;

		int mid = (start + end) / 2; // 오버플로우 발생의 가능성이 있음
		int mid = start + (end - start) / 2;
		int mid = (start + end) >>> 1;
}

Menu

[3주차 과제] 연산자

1. 산술 연산자

2. 비트 연산자

3. 관계 연산자

4. 논리 연산자

5. instanceof

6. assignment(=) operator

7. 화살표(->) 연산자

8. 3항 연산자

9. 연산자 우선 순위

10. (optional) Java 13. switch 연산자

0. 연산자와 연산식

연산 (operations)

연산자 (operator)

피연산자 (operand)

연산식 (expressions)

연산자의 종류

필요로 하는 피연산자의 수에 따라 단항, 이항, 삼항 연산자로 구분

연산식은 반드시 하나의 값을 산출함

1. 산술 연산자 (+, -, *, /, %)

산술 연산에서의 주의점

1. 오버플로우 탐지

2. 정확한 계산은 정수 사용

3. NaN과 Infinity 연산

4. 입력값의 NaN 검사

2. 비트 연산자

2.1. 비트 반전 연산자 (~)

2.2. 비트 연산자 (&, |, ^, ~, «, », »>)

2.3. 비트 논리 연산자 (&, |, ^)

2.4. 비트 이동 연산자 («, », »>)

3. 관계 연산자

비교 연산자 (<, <=, >, >=, ==, !=)

4. 논리 연산자

논리 연산자 (&&, ||, &, |, ^, !)

5. instanceof 연산자 - 비교 연산자

6. assignment(=) operator

3.4.6 대입 연산자 (=, +=, -= …)

7. 화살표(->) 연산자

->

람다식이 없을 때

람다식을 이용한 표현

8. 3항 연산자

삼항 연산자

9. 연산자 우선 순위

연산의 방향

단항 연산자 (++,- -, ~ , !), 부호 연산자 (+,-), 대입 연산자 (=, += …) 는 오른쪽에서 왼쪽으로 연산됨

10. Java 13 에서의 Switch Operator

원래 익히 알고 있던 switch문

Java 13의 switch문

출처

[3주차] 라이브 강의