3.1 什么是运算符和表达式？

3.1.1 基本概念

运算符：告诉计算机要对数据做什么操作（比如加法、比较、赋值）
表达式：由运算符和操作数组成的式子（比如 a + b）

csharp

int a = 5;
int b = 3;
int sum = a + b;  // a + b 是表达式，+ 是运算符，a 和 b 是操作数

3.1.2 C# 运算符分类总览

分类	运算符	优先级	结合性
算术运算符	+ - * / % ++ --	高	从左到右
赋值运算符	= += -= *= /= %=	低	从右到左
比较运算符	== != > < >= <=	中	从左到右
逻辑运算符	&& || !	中	从左到右
位运算符	& | ^ ~ << >>	中	从左到右
条件运算符	? :	低	从右到左
其他	typeof sizeof is as ??	各异	各异

本章重点学习：算术、赋值、比较、逻辑运算符，这些是日常最常用的。

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3.2 算术运算符（做数学计算）

3.2.1 基本算术运算符

运算符	名称	示例	结果
+	加法	5 + 3	8
-	减法	5 - 3	2
*	乘法	5 * 3	15
/	除法	5 / 2	2（整数除法）
%	取余（模运算）	5 % 2	1

3.2.2 加法运算符 +

csharp

// 数值加法
int a = 10 + 5;        // 15
double b = 3.14 + 2.86; // 6.0

// 字符串拼接（当其中一个操作数是字符串时）
string name = "张" + "三";     // "张三"
string message = "年龄：" + 25; // "年龄：25"

// 注意：从左到右执行，类型决定行为
int result1 = 1 + 2 + "3";     // "33"（先1+2=3，再拼"3"）
string result2 = "1" + 2 + 3;   // "123"（字符串开头，全部变拼接）
int result3 = 1 + 2 + int.Parse("3"); // 6（全部数值计算）

3.2.3 减法运算符 -

csharp

int x = 20 - 5;        // 15
double y = 10.5 - 3.2; // 7.3

// 负号用法
int negative = -10;    // 负10
int positive = -(-10); // 10（负负得正）

3.2.4 乘法运算符 *

csharp

int area = 5 * 4;          // 20
double product = 2.5 * 4;  // 10.0

// 连续运算
int result = 2 * 3 * 4;    // 24

3.2.5 除法运算符 /（重点！重点！重点！）

这是初学者最容易出错的地方！

csharp

// 整数除法：结果只保留整数部分（截断，不是四舍五入）
int a = 10 / 3;    // 结果：3（不是 3.333...）
int b = 5 / 2;     // 结果：2（不是 2.5）
int c = 1 / 2;     // 结果：0（不是 0.5）

// 浮点数除法：得到小数结果
double d = 10.0 / 3;   // 3.33333333333333
double e = 5.0 / 2;    // 2.5
double f = 1.0 / 2;    // 0.5

// 混合类型：只要有一个是浮点数，结果就是浮点数
double g = 10 / 3.0;   // 3.333...
double h = 10.0 / 3;   // 3.333...
double i = (double)10 / 3; // 3.333...（强制转换）

// 特别注意
int total = 7;
int count = 2;
double average = total / count;     // 结果：3.0（不是 3.5！）
double correctAvg = (double)total / count; // 3.5 ✅

记忆口诀：

整数除整数，结果还是整数，小数部分直接扔。

3.2.6 取余运算符 %（模运算）

取余 = 除法后的余数

csharp

int result1 = 10 % 3;   // 1（10 ÷ 3 = 3 余 1）
int result2 = 15 % 4;   // 3（15 ÷ 4 = 3 余 3）
int result3 = 20 % 5;   // 0（整除）
int result4 = 7 % 10;   // 7（7 ÷ 10 = 0 余 7）

// 判断奇偶数
bool isEven = number % 2 == 0;  // 偶数
bool isOdd = number % 2 == 1;   // 奇数

// 判断能否整除
bool isDivisible = a % b == 0;

// 获取数字的个位数
int num = 123;
int lastDigit = num % 10;  // 3

// 获取数字的十位数
int tensDigit = (num / 10) % 10;  // 2

3.2.7 自增自减运算符 ++ --

自增：变量加1；自减：变量减1

csharp

int count = 5;

// 后置自增：先使用变量的值，再自增
int a = count++;   // a = 5, count = 6

// 前置自增：先自增，再使用
int b = ++count;   // count 现在是 7，然后 b = 7

// 同理，自减
int x = 10;
int y = x--;       // y = 10, x = 9
int z = --x;       // x 变成 8，z = 8

前置 vs 后置对比表：

代码	等效步骤	结果
int b = ++a;	a = a + 1; b = a;	a 和 b 都自增后的值
int b = a++;	b = a; a = a + 1;	b 是旧值，a 是新值

实际应用场景：

csharp

// 循环计数器（最常见，第四章详细讲）
for (int i = 0; i < 10; i++)  // 后置自增
{
    // 循环体
}

// 独立使用时，前后置没有区别
int counter = 0;
counter++;  // 推荐写法
++counter;  // 效果一样

建议：独立使用时尽量用 counter++，简洁明了。

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3.3 赋值运算符

3.3.1 简单赋值 =

把右边的值赋给左边的变量

csharp

int x = 5;      // 把 5 赋给 x
string name = "张三";

// 链式赋值（从右向左执行）
int a, b, c;
a = b = c = 10; // 相当于 c=10; b=c; a=b;

3.3.2 复合赋值运算符

对变量自身进行运算的简写

运算符	全写	示例	效果
+=	a = a + b	a += 5	a = a + 5
-=	a = a - b	a -= 3	a = a - 3
*=	a = a * b	a *= 2	a = a * 2
/=	a = a / b	a /= 4	a = a / 4
%=	a = a % b	a %= 3	a = a % 3

csharp

int score = 100;
score += 10;        // score = 110
score -= 20;        // score = 90
score *= 2;         // score = 180
score /= 3;         // score = 60
score %= 7;         // score = 4（60 % 7 = 4）

// 字符串也有 +=
string message = "Hello";
message += " World";  // "Hello World"

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3.4 比较运算符（关系运算符）

比较两个值，返回 bool 类型（true 或 false）

运算符	名称	示例	结果
==	等于	5 == 5	true
!=	不等于	5 != 3	true
>	大于	5 > 3	true
<	小于	5 < 3	false
>=	大于等于	5 >= 5	true
<=	小于等于	5 <= 3	false

csharp

int age = 18;

bool isAdult = age >= 18;        // true
bool isTeenager = age > 12 && age < 20;  // true
bool isEqual = age == 18;        // true
bool isNotEqual = age != 18;     // false

// 注意：== 和 = 的区别
if (age = 18)  // ❌ 编译错误！= 是赋值，== 才是比较
if (age == 18) // ✅ 正确

// 比较浮点数时注意精度问题
double x = 0.1 + 0.2;
double y = 0.3;
bool equal = x == y;  // false！（因为 0.1+0.2 不等于 0.3 精确值）
bool nearlyEqual = Math.Abs(x - y) < 0.000001; // true ✅

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3.5 逻辑运算符

处理布尔值之间的逻辑关系

运算符	名称	示例	结果
&&	逻辑与（AND）	true && true	true
||	逻辑或（OR）	true || false	true
!	逻辑非（NOT）	!true	false

3.5.1 逻辑与 &&

所有条件都为 true，结果才为 true

csharp

bool hasID = true;
bool hasTicket = true;
bool canEnter = hasID && hasTicket;  // true

// 真值表
true && true   = true
true && false  = false
false && true  = false
false && false = false

// 实际应用：判断某数是否在范围内
int score = 85;
bool isBGrade = score >= 80 && score < 90;  // true

3.5.2 逻辑或 ||

只要有一个条件为 true，结果就为 true

csharp

bool isWeekend = true;
bool isHoliday = false;
bool canSleepIn = isWeekend || isHoliday;  // true

// 真值表
true || true   = true
true || false  = true
false || true  = true
false || false = false

// 实际应用
bool isVowel = c == 'a' || c == 'e' || c == 'i' || c == 'o' || c == 'u';

3.5.3 逻辑非 !

取反

csharp

bool isRaining = true;
bool isGoodWeather = !isRaining;  // false

bool isLoggedIn = false;
bool needLogin = !isLoggedIn;     // true

3.5.4 短路求值（重要！）

&& 和 || 会"偷懒"：如果能提前确定结果，后面的表达式不会执行

csharp

// && 短路：第一个是 false，后面的就不看了
int a = 10;
bool result = (a > 20) && (++a > 5);  // (false) && (anything) = false
Console.WriteLine(a);  // 还是 10，++a 没有执行！

// || 短路：第一个是 true，后面的就不看了
int b = 10;
bool result2 = (b < 20) || (++b > 5);  // (true) || (anything) = true
Console.WriteLine(b);  // 还是 10，++b 没有执行！

// 如果没有短路，可能会出问题
string name = null;
// if (name.Length > 0 && name != null)  // ❌ 会报错！先判断 Length 会空引用
if (name != null && name.Length > 0)  // ✅ 先判断 null，安全
{
    Console.WriteLine("有名字");
}

3.5.5 逻辑运算符优先级

text

! (最高)
&&
|| (最低)

csharp

// 示例
bool result = true || false && false;
// 相当于 true || (false && false)
// = true || false
// = true

// 使用括号明确优先级
bool result2 = (true || false) && false;  // false

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3.6 运算符优先级

当表达式中有多个运算符时，优先级决定了谁先计算

完整优先级表（从高到低）

优先级	运算符	说明
1	()	括号（最高优先级）
2	++ --（前置） + -（正负） ! ~	一元运算符
3	* / %	乘除取余
4	+ -	加减
5	<< >>	移位
6	< > <= >=	比较
7	== !=	等于/不等于
8	&&	逻辑与
9	||	逻辑或
10	= += -= ...	赋值（最低）

优先级示例

csharp

// 数学规则
int result = 5 + 3 * 2;   // 11（先乘后加）

// 用括号改变优先级
int result2 = (5 + 3) * 2; // 16

// 混合运算
bool result3 = 5 + 3 > 2 * 3;  
// 步骤：5+3=8，2*3=6，8>6=true

// 复杂示例
bool result4 = !true && false || 5 > 3;
// 步骤1：!true = false
// 步骤2：false && false = false
// 步骤3：5>3 = true
// 步骤4：false || true = true

黄金法则：不确定优先级就用括号 ()，既清晰又安全。

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3.7 其他常用运算符

3.7.1 条件运算符 ? :（三元运算符）

根据条件返回两个值之一

csharp

// 语法：条件 ? 为真时的值 : 为假时的值
int age = 18;
string status = age >= 18 ? "成年人" : "未成年人";

// 等效于 if-else（第四章讲）
string status2;
if (age >= 18)
{
    status2 = "成年人";
}
else
{
    status2 = "未成年人";
}

// 嵌套使用（不推荐过度嵌套）
int score = 85;
string grade = score >= 90 ? "A" : score >= 80 ? "B" : score >= 70 ? "C" : "D";

3.7.2 空合并运算符 ??

如果左边为 null，返回右边；否则返回左边

csharp

string name = null;
string displayName = name ?? "匿名用户";  // "匿名用户"

string nickName = "小明";
string display = nickName ?? "匿名用户";  // "小明"

// 等价写法
string result = (name != null) ? name : "匿名用户";

3.7.3 typeof 和 sizeof

csharp

// typeof：获取类型的 System.Type 对象
Type intType = typeof(int);
Console.WriteLine(intType.Name);  // "Int32"

// sizeof：获取类型占用内存大小（字节）
int byteSize = sizeof(int);     // 4
int longSize = sizeof(long);    // 8
int charSize = sizeof(char);    // 2

3.7.4 is 运算符

检查对象是否是指定类型

csharp

object obj = "Hello";
bool isString = obj is string;    // true
bool isInt = obj is int;          // false

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3.8 类型转换与运算符（回顾与深入）

3.8.1 隐式转换在表达式中的发生

csharp

int a = 10;
double b = 3.5;
double c = a + b;  // a 自动转为 double，结果是 double

byte small = 100;
int bigger = small + 1000;  // small 自动转为 int

3.8.2 溢出检查运算符 checked / unchecked

csharp

// 默认情况下，整数溢出不会报错
int max = 2147483647;
int overflow = max + 1;  // -2147483648（悄悄溢出）

// checked 检测溢出，会抛异常
checked
{
    int willError = max + 1;  // OverflowException
}

// unchecked 明确允许溢出（默认行为）
unchecked
{
    int allowOverflow = max + 1;  // -2147483648
}

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3.9 综合示例

示例1：计算器（支持多种运算）

csharp

using System;

Console.WriteLine("=== 简单计算器 ===");

Console.Write("请输入第一个数字：");
double num1 = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());

Console.Write("请输入运算符（+、-、*、/、%）：");
string op = Console.ReadLine();

Console.Write("请输入第二个数字：");
double num2 = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());

double result = 0;
bool isValid = true;

// 使用条件运算符
string opName = op == "+" ? "加法" :
                op == "-" ? "减法" :
                op == "*" ? "乘法" :
                op == "/" ? "除法" :
                op == "%" ? "取余" : "未知";

if (op == "+")
{
    result = num1 + num2;
}
else if (op == "-")
{
    result = num1 - num2;
}
else if (op == "*")
{
    result = num1 * num2;
}
else if (op == "/")
{
    if (num2 != 0)
    {
        result = num1 / num2;
    }
    else
    {
        Console.WriteLine("错误：除数不能为0！");
        isValid = false;
    }
}
else if (op == "%")
{
    if (num2 != 0)
    {
        result = num1 % num2;
    }
    else
    {
        Console.WriteLine("错误：取余的除数不能为0！");
        isValid = false;
    }
}
else
{
    Console.WriteLine("错误：不支持的运算符！");
    isValid = false;
}

if (isValid)
{
    string equation = $"{num1} {op} {num2} = {result}";
    Console.WriteLine($"\n{opName}结果：{equation}");
}

示例2：判断闰年

csharp

using System;

Console.Write("请输入年份：");
int year = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

// 闰年规则：能被4整除但不能被100整除，或者能被400整除
bool isLeapYear = (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0);

string result = isLeapYear ? "是闰年" : "不是闰年";
Console.WriteLine($"{year}年{result}");

// 附加信息
int days = isLeapYear ? 366 : 365;
Console.WriteLine($"{year}年共有{days}天");

示例3：数字特性检测

csharp

using System;

Console.Write("请输入一个整数：");
int num = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

bool isPositive = num > 0;
bool isNegative = num < 0;
bool isZero = num == 0;
bool isEven = num % 2 == 0;
bool isOdd = num % 2 != 0;
bool isDivisibleBy3 = num % 3 == 0;
bool isDivisibleBy5 = num % 5 == 0;
bool isDivisibleBy3And5 = isDivisibleBy3 && isDivisibleBy5;

Console.WriteLine($"\n数字 {num} 的特性：");
Console.WriteLine($"正数：{isPositive}");
Console.WriteLine($"负数：{isNegative}");
Console.WriteLine($"零：{isZero}");
Console.WriteLine($"偶数：{isEven}");
Console.WriteLine($"奇数：{isOdd}");
Console.WriteLine($"能被3整除：{isDivisibleBy3}");
Console.WriteLine($"能被5整除：{isDivisibleBy5}");
Console.WriteLine($"能被15整除：{isDivisibleBy3And5}");

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3.10 常见错误与陷阱

错误1：= 和 == 混淆

csharp

if (x = 5)  // ❌ 赋值表达式，结果是5，不是bool，编译错误
if (x == 5) // ✅ 正确

错误2：整数除法陷阱

csharp

double avg = sum / count;  // 如果 sum 和 count 都是 int，结果错误
double avg = (double)sum / count;  // ✅ 正确

错误3：浮点数比较

csharp

double x = 0.1 + 0.2;
if (x == 0.3)  // false！
if (Math.Abs(x - 0.3) < 0.0000001)  // ✅ 正确

错误4：除法除以零

csharp

int x = 10 / 0;    // 抛出 DivideByZeroException
double y = 10.0 / 0;  // Infinity（不抛异常，但要注意）

错误5：短路求值误用

csharp

int i = 0;
if (i != 0 && 10 / i > 5)  // 安全，因为 i != 0 是 false，后面不执行
{
    // 不会进入
}
if (10 / i > 5 && i != 0)  // ❌ 危险！先判断 10/0 直接崩

错误6：运算符优先级误解

csharp

bool result = a > b && c > d;  // 实际上是 (a > b) && (c > d)
bool result2 = a > b || c > d; // (a > b) || (c > d) ✅ 没问题

int x = 5 + 3 * 2;  // 11，不是16
int y = (5 + 3) * 2; // 16

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3.11 本章总结

核心知识导图

text

运算符
├── 算术运算符：+ - * / % ++ --
├── 赋值运算符：= += -= *= /= %=
├── 比较运算符：== != > < >= <=
├── 逻辑运算符：&& || !
└── 其他：? : ?? typeof sizeof is

优先级速记口诀

括号最优先，单目高于乘除，乘除高于加减，比较高于逻辑，赋值最后做。

类型转换要点

场景	方法
小转大（安全）	隐式转换自动
大转小（可能丢数据）	强制转换 (类型)
字符串转数字	Convert.ToInt32() 或 int.Parse()
数字转字符串	.ToString() 或 Convert.ToString()
安全转换（不抛异常）	int.TryParse()

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3.12 练习题

基础题

1. 计算下列表达式的值（写出计算步骤）：

   • 15 + 3 * 2

   • (15 + 3) * 2

   • 20 / 4 * 2

   • 20 / (4 * 2)

   • 17 % 5

   • 7 + 3 > 5 && 2 * 3 == 6

2. 写出程序的输出：

csharp

int a = 10;
int b = a++;
int c = ++a;
Console.WriteLine($"a={a}, b={b}, c={c}");

1. 判断以下哪些变量名是合法的：

   • int 1stPlace;

   • double my-score;

   • bool _isValid;

   • string class;

   • int 中国;

应用题

1. 编写程序，输入一个三位数，输出它的：

   • 各位数字之和

   • 是否是回文数（如 121、454）

   • 提示：用 / 和 % 获取各位数字

2. 编写程序，输入两个整数和一个运算符（+、-、*、/），输出计算结果。注意判断除数为0的情况。

3. 编写程序，判断一个数字：

   • 是否是质数（简单的质数判断，用 % 检查是否能被2到平方根之间的数整除）

   • 提示：质数是指大于1且只能被1和自身整除

挑战题

1. 在不使用 Math.Pow 的情况下，计算一个整数的三次方，并使用复合赋值运算符验证结果。

2. 使用条件运算符 ?:，实现一个简单的"成绩评级"程序：

   • 90分以上：A

   • 80-89分：B

   • 70-79分：C

   • 60-69分：D

   • 60分以下：F

3. 模拟一个简单的"找零程序"：

   • 输入商品价格和付款金额

   • 输出应找零金额

   • 输出最少需要多少张纸币（100、50、20、10、5、1元）