第3章. 变量与表达式
在讲本章前，我们先来看一下一个数学公式，y = x + 1，这个式子几乎包含了本章的所有知识点。其中x、y为变量，1为常量，+为算术操作符，=为赋值操作符，x+1为公式，y=x+1为表达式。
3.1. 数据类型
在数学中，我们把数字分为整数、实数、虚数、复数等；在生活中，我们也会把物品分类，如生活用品、汽车、银行等。在计算机语言中，数据也是有类型的。这里我们先谈论简单的数据类型。
A、整数类型
在C#中表示整数的类型很多，使用最多的整数类型是int。他们之间的不同点是表示范围和长度不同。具体见下表
|
类型 |
允许的值 |
|
sbyte |
-128 – 127 |
|
byte |
0 – 255 |
|
short |
-32768 – 32767 |
|
ushort |
0 – 65535 |
|
int |
-2147483648 – 2147483647 |
|
uint |
0 – 214967295 |
|
long |
-9223372036854775808 – 9223372036854775807 |
|
ulong |
0 – 18446744073709551615 |
在选择整数类型时要尽可能选择满足数据要求，并且尽可能的选择数据区间小的整数类型。比如表示一个人的年龄，选择byte会比选择int更好。
有些变量前面的“u”是“unsigined”的缩写，这些数据类型中不能包含负数。
B、实数类型
如果想表示的数字带有小数点，就不能用整数类型来表示了。这时我们需要用实数类型来表示，也称浮数类型。按照小数点的精度，我们可以把实数类型为float，double，decimal。
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l 练一练： 1、气温最适合用什么数据类型表示？ 2、金钱最适合用什么数据类型表示？ 3、我们生活中常见的数字都是用什么数据类型表示的？ |
C、字符类型
字符类型用char表示，它可以表示一个字或标点符号，如：’a’，’8’，’(‘，’中’，’ は’等单字节或双字节的字。
D、字符串类型
一个或多个字符类型组合在一起就是字符串类型，用string表示一组字符。如“0”，“Hello World!”，“天气不错”等。
E、布尔类型
在生活中我们经常对某个疑问进行“yes”和“No”或“是”和“不是”的回答，在数学中我们对判断会作出“对”和“错”的回答。在回答同一个疑问的时候，我们可能会表达同样的意思，可是表达方式会有很多种。比如“今天天气好吗”，可能得到回答“是的”，“是”，“Yes”，“当然了”等等。为了在计算机语言中规范这种表达，我们把结果是肯定的用“true”表示，把结果是否定的用“false”来表示。
3.2. 变量和常量
在y = x + 1的式子中，假设x、y为整数类型，那么x和y的取值并不是固定的，当x的值发生变化时，y的值也会随着变化。我们称这样的数据为变量。
A、变量的定义
在C#语言中，变量必须先定义后再使用，变量的定义规范如下：
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<Type> <name>; |
以下是变量定义的一些例子：
string name; //定义一个变量，表示姓名
char sex; //定义一个变量，表示性别
int age; //表示年龄
float height; //表示身高
float weight; //体重
bool isMarried;//是否结婚
string remark; //备注
可以把相同数据类型的变量赋值在一条语句上体现，如
string native, nation;//同时定义了民族、国籍
B、 变量的命名规则
和在生活中给一个小孩取名肯定会遵循一定的规则一样，在C#中，变量的取名也有一定的规则。
基本的命名规则如下：
n 变量名的第一个字符必须是字母、下划线 _ 或 @。
n 其他字符可以是字母、下划线或数字。
n 命名不能与C#中的关键字相同。
由于C#是与区分字母的大小写的，所以给变量命名时还需遵循一些常见的规范，具体见前面第二章的“代码书写规范”。
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l 练一练： 请在下面的变量命名中找出，哪些是合法的命名，哪些是非法的命名？ ?a、a=2、_2a、2_a、do、GOTO、static、7say、First Name |
C、 变量的赋值
变量的赋值是给定义好的一个变量取值，例子如下：
name = "朱明明";
sex = ‘男’;
age = 20;
height = 1.65;
weight = 56.1;
isMarried = false;
remark = "三好学生";
在C#中，赋值符号是=，它和数学中的等于号意思不一样，赋值符号的意思是把右侧的值赋予左侧的变量。
赋值时一定要把数据类型赋值给相应变量类型。以下赋值是错误的：
name = 朱明明; //错误，字符串类型的取值需要用双引号
sex = "boy"; //错误，无法把一个字符串赋值给字符
age = 12.1; //错误，无法把一个实数赋值给整数变量
isMarried = "Yes"; //错误，布尔类型只能在true 和false之间取值。
变量在赋值前一定要先定义，当然可以把变量的定义和赋值写在一条语句上，如：
int grade = 2; //定义了一个年级的变量，并给它赋值为。
int houseNumber = 75, roomNumber = 207;//75号宿舍楼207室
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l 练一练： 设有长方形，如图，请定义好变量，并给变量赋值，为后期求面积做好准备。
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示例：简单的变量类型 |
（1） 在目录C:\Code\Chapter3\下创建一个新的控制台应用程序OutputStudent。
（2） 修改Program.cs代码如下：
static void Main(string[] args)
{
string name;
double height, weight;
name = "任小虎";
height = 1.67;
weight = 50.0;
int age = 21;
Console.WriteLine("{0}同学{1}岁，身高{2}米，体重{3}公斤。", name, age, height, weight);
Console.ReadKey();
}
（3） 运行代码，结果如图3-1所示。
图3-1
示例的说明
Console.WriteLine语句中我们用占位符{0}代表字符串后的第一个参数name，{1}代表age，{2}代表height，{3}代表weight。Console.ReadKey()的作用是暂停代码运行，等待用户按下一个按键。
D、转义符
上面提到字符串变量的值都是放入双引号之内的，双引号本身在C#中有特殊的含义，它代表字符串的开始或者结束。那么，如果想在字符串内容中表示双引号怎么做呢？我们先看以下表示方法是否正确：
s = "小明说："好的。"说完就走了";
答案是错误的，计算机会认为这里有两个字符串"小明说："和"说完就走了"，中间放置了计算机无法认识的字符’好的’。所以这样的表示方法是错误的。
一般我们用\”代表内容中的双引号，所以上面例子的正确表示方法为：
s = "小明说：\"好的。\"说完就走了";
\代表的是转义符。同样，还有其他一些符号需要使用转义符，见下表
|
转义序列 |
产生的字符 |
转义序列 |
产生的字符 |
|
\’ |
单引号 |
\f |
换页 |
|
\” |
双引号 |
\n |
换行 |
|
\\ |
反斜杠 |
\r |
回车 |
|
\0 |
空 |
\t |
水平制表符 |
|
\a |
警告(产生蜂鸣) |
\v |
垂直制表符 |
|
\b |
退格 |
排除双引号，如果某个字符串中，出现需要转义的字符较多，为了使字符串的表达更简洁明了，我们可以在字符串前面加上符号@，表示该字符串内所有需要转义的字符都代表字符本身。如文件地址可以采用如下2种表达方式：
file = "C:\\Temp\\Code\\myFile.doc";
file = @"C:\Temp\Code\myFule.doc";
E、 常量
在表达式中，如果直接以内容的形式出现的值我们成为常量。如y=x+1中的1，如Console.WriteLine(“Hello world”)中的”Hello World”。
3.3. 表达式
3.3.1. 算术操作符
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运算符 |
读法 |
类别 |
示例 |
结果 |
|
+ |
加 (连接) |
二元 |
z = x + y; |
如果是数字，z的结果是x和y的和； 如果是字符串，z是x和y字符串的连接 |
|
- |
减 |
二元 |
z = x – y; |
z的值是x和y的差 |
|
* |
乘 |
二元 |
z = x * y; |
z的值是x和y的积 |
|
/ |
除 |
二元 |
z = x / y; |
z的值是x除以y的结果 |
|
% |
求余 |
二元 |
z = x % y; |
z的值是x除以y后所得的余数 |
|
+ |
正 |
一元 |
z = +x; |
z的值是x |
|
- |
负 |
一元 |
z = -x; |
z的值是x的相反数 |
以上是C#中简单的算术操作符，大部分操作符在与数学中的表达方式很类似。如果x=4;y=3;那么执行语句z=x+y;后，z的值为7，执行z=x%y后的结果是1。
其中+符号比较特殊，它可以应用在两个字符串间的操作。比如x=”你好,”;y=”中国!”;那么执行语句z=x+y后，z的值为”你好,中国!”。其他运算符不能用作字符串的处理。
在处理数据时，经常会用到一种操作，就是把某个数字自增1或者自减1，虽然可以用+和-来达到效果，C#中定义了一个更简便的符号，见下表。
|
运算符 |
读法 |
类别 |
示例 |
结果(假设x的值为1) |
|
++ |
加加 |
一元 |
z = ++x; |
x自增1，结果为2；z的值为++x即为2 |
|
-- |
减减 |
一元 |
z = --x; |
x自减1，结果为0；z的值为—x即为0 |
|
++ |
加加 |
一元 |
z = x++; |
z的值为x即1；x自增1，结果为2 |
|
-- |
减减 |
一元 |
z = x --; |
z的值为x即1；x自减1，结果为0 |
对与++x或者x++，最终结果，都会使x自增1，等同与x=x+1；操作符放在前面和后面的区别在于把这个结果赋值时会有所不同。
l z=++x;等同与 x=x+1; z=x;
l z=x++;等同与z=x;x++;
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l 练一练： 请问执行以下语句后，x,y,z的值分别是什么？ int x=1,y=2,z=3;z=x++*--y; |
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示例：制作一个简单的计算器 |
（1） 在目录C:\Code\Chapter3\下创建一个新的控制台应用程序SimpleComputer。
（2） 修改Program.cs代码如下：
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("这是一个简单的计算器。");
Console.WriteLine("功能：任意输入个数字，能求出这个数字的和、差、积、除和余数。");
Console.Write("请你输入第一个数字：");
double number1 = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());
Console.Write("请你输入第二个数字：");
double number2 = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("两个数相加得{0}", number1 + number2);
Console.WriteLine("两个数相减得{0}", number1 - number2);
Console.WriteLine("两个数相乘得{0}", number1 * number2);
Console.WriteLine("两个数相除得{0}", number1 / number2);
Console.ReadKey();
}
（3） 运行代码，结果如图3-2所示。
图3-2
3.3.2. 赋值操作符
之前例子中的运算符=就是赋值运算符，它的作用是把符号右侧的值赋给符号左侧的变量。除了简单的=赋值符，还有一些+=、-=、*=、/=、%=。使用方式为y+=x;，他的作用与y=y+x;一样，是把符号左侧的值加上右侧的值再赋给符号左侧的变量。+=运算符还可以用于字符串操作。
|
运算符 |
类别 |
示例 |
结果(假设x的值为1,z的值为2) |
|
= |
二元 |
z = x; |
z的值为1 |
|
+= |
二元 |
z +=x; |
等同于z=z+x；z的结果为3 |
|
-= |
二元 |
z -=x; |
等同于z=z-x；z的结果为1 |
|
*= |
二元 |
z *=x; |
等同于z=z*x；z的结果为2 |
|
/= |
二元 |
z /=x; |
等同于z=z/x；z的结果为2 |
|
%= |
二元 |
z %=x; |
等同于z=z%x；z的结果为0 |
3.3.3. 逻辑操作符
在生活中，经常会遇到比较两个数字的大小，如张三的年龄比李四大，买火车票时座位的价格比卧铺便宜等。那么如何用C#语言来描述两个数据的大小关系呢？这是我们可以用到逻辑操作符。见下表
|
运算符 |
读法 |
类别 |
示例 |
结果 |
|
== |
等于 |
二元 |
z = x==y; |
如果x等于y，那么z的值为true，否则为false |
|
!= |
不等于 |
二元 |
z =x!=y |
如果x不等于y，那么z的值为true，否则为false |
|
< |
小于 |
二元 |
z =x<y; |
如果x小于y，那么z的值为true，否则为false |
|
> |
大于 |
二元 |
z =x>y; |
如果x大于y，那么z的值为true，否则为false |
|
<= |
小于等于 |
二元 |
z =x<=y; |
如果x小于等于y，那么z的值为true，否则为false |
|
>= |
大于等于 |
二元 |
z =x>=y; |
如果x大于等于y，那么z的值为true，否则为false |
表中x==y的运算结果为一个布尔值，然后赋给布尔变量z。其中==和!=可以用在字符串的比较中，其他符号则必须用在数字的比较中。
处理布尔值时，还会用到一些逻辑运算符，见下表
|
运算符 |
读法 |
类别 |
示例 |
结果 |
|
! |
非 |
一元 |
z = !x; |
如果x为true，那么z为false，否则为true |
|
& |
与 |
二元 |
z =x&y |
如果x和 y都为true，那么z的值为true，否则为false |
|
| |
或 |
二元 |
z =x|y; |
如果x或y为true，那么z的值为true，否则为false |
|
^ |
异或 |
二元 |
z =x^y; |
如果x和y只有一个为true，那么z的值为true，否则为false |
|
&& |
与 |
二元 |
z =x&&y; |
同& |
|
|| |
或 |
二元 |
z =x||y; |
同| |
&、|、^的运算规则如下表
|
x |
y |
x&y、x&&y |
x|y、x||y |
x^y |
|
true |
true |
true |
true |
false |
|
true |
false |
false |
false |
true |
|
false |
true |
false |
true |
true |
|
false |
false |
false |
false |
false |
在上面的表达中，我们发现&&、||和&、|的运算结果完全相同，但是运算的过程有重要区别，&&和||比&和|性能比较好。当运算符的两侧都是表达式时，如 x>y & a<=b，当x>y是false时，实际整个表达式肯定是false了，但是计算机还会去运算a<=b；而使用x>y&&a<=b时，如果x>y是假，那么计算机直接就断定这个表达式为假，不会运算a<=b的结果。
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l 练一练： 请计算以下表达式的计算结果，x=1,y=2 (x>y)&&(x<=y) (x>3&&y==x)||(x<0||x>=y) |
3.3.4. 逻辑赋值运算符
逻辑赋值运算符的语法和普通赋值符的语法类似。
|
运算符 |
类别 |
示例 |
结果(假设x的值为true,z的值为false) |
|
&= |
二元 |
z =& x; |
等同于z=z&x；z的结果为false |
|
|= |
二元 |
z +=x; |
等同于z=z|x；z的结果为true |
|
^= |
二元 |
z -=x; |
等同于z=z^x；z的结果为true |
3.3.5. 运算符的优先级
|
优先级 |
运算符 |
|
优 先 级 由 高 到 低 |
++,--(用作前缀);(),+,-(一元),!,~ |
|
*,/,% |
|
|
+,- |
|
|
<<,>> |
|
|
<,>,<=,>= |
|
|
==,!= |
|
|
& |
|
|
^ |
|
|
| |
|
|
&& |
|
|
|| |
|
|
=,*=,/=,%=,+=,-=,<<=,>>=,&=,^=,|= |
|
|
++,--( 用作后缀) |
括号可用于忽略优先级顺序。