使用运算符构建表达式

Julia 中的表达式是程序的基本构成要素。你可以把表达式看作任何一段代码，当 Julia 处理它时，会产生一个值。这个值可以是一个数字、一段文本（字符串）、一个真/假结果（布尔值），甚至更复杂的数据结构。表达式是程序执行操作和做出判断的必要组成部分，它们是这些操作的核心所在。

最简单地说，值本身就是一个表达式。例如：

5       # 此表达式计算结果为整数 5
"hello" # 此表达式计算结果为字符串 "hello"
true    # 此表达式计算结果为布尔值 true

变量，你在上一章中了解过，也是表达式，因为它们计算结果为它们存储的值：

x = 10  # 将 10 赋值给 x
y = x   # 表达式 'x' 的计算结果为 10，因此 y 也变为 10

更常见的是，表达式涉及运算符，它们是特殊符号或关键字，对一个或多个值执行操作。这些值被称为操作数。例如，在表达式 3 + 4 中，数字 3 和 4 是操作数，+ 符号是执行加法的运算符。

Julia 提供多种运算符来构建表达式：

• 算术运算符：用于执行数学计算（例如，+ 用于加法，* 用于乘法）。
• 比较运算符：用于比较值（例如，> 用于大于，== 用于等于）。
• 逻辑运算符：用于组合真/假值（例如，&& 用于逻辑与，|| 用于逻辑或）。

我们将在本章的后续小节中更详细地查看这些类别的运算符。目前，重点在于理解它们如何与值和变量结合以形成表达式。

你遇到的大多数运算符是二元运算符，这意味着它们对两个操作数进行操作，如 a + b 或 x > y。有些是一元运算符，作用于单个操作数，例如 -5（取负）或 !true（逻辑非）。

Julia 如何计算表达式

当 Julia 遇到一个表达式时，它会执行指定的操作，将其简化为一个单一的结果值。例如，考虑表达式 (5 + 3) * 2。Julia 分步计算它：

1. 括号内的部分 5 + 3 首先被计算，结果为 8。
2. 表达式随后变为 8 * 2。
3. 这被计算为 16。 因此，表达式 (5 + 3) * 2 的计算结果为值 16。

操作顺序：运算符优先级

在包含多个运算符的表达式中，例如 2 + 3 * 4，Julia 需要一套规则来决定操作的执行顺序。这被称为运算符优先级。你可能从数学中记得这些规则，通常通过 PEMDAS/BODMAS 等首字母缩略词来记忆。Julia 遵循类似的规范：

• 幂运算（^）等操作通常首先执行。
• 然后执行乘法（*）和除法（/，\）。
• 最后执行加法（+）和减法（-）。

因此，在 2 + 3 * 4 中：

1. 乘法 3 * 4 首先发生，得到 12。
2. 然后，加法 2 + 12 发生，结果为 14。

如果运算符具有相同的优先级（例如，* 和 /，或 + 和 -），Julia 通常从左到右计算它们。这称为结合性。例如，10 - 3 + 2 被计算为 (10 - 3) + 2，即 7 + 2，结果为 9。

精确的优先级规则可能相当详细，但你不需要一次性记住所有。最常见的规则与标准数学约定一致。

使用括号提高清晰度和控制

为了使你的表达式更清晰，或为了强制一个不同于优先级规则所决定的计算顺序，你可以使用括号 ()。括号内的操作总是首先被计算，从最内层的一对开始。

例如：

• 2 + 3 * 4 的计算结果为 14（先乘法）。
• (2 + 3) * 4 的计算结果为 20（先加法，因为有括号）。

使用括号，即使在并非严格必要时，也能极大提高代码的可读性，让你和他人更容易理解其意图。

# 没有括号，依赖优先级
result1 = 10 + 20 / 5   # 20 / 5 是 4，然后 10 + 4 是 14
println(result1)        # 输出: 14.0

# 有括号，为清晰或改变顺序
result2 = (10 + 20) / 5 # 10 + 20 是 30，然后 30 / 5 是 6
println(result2)        # 输出: 6.0

下图说明了一个使用括号的表达式的逐步计算过程。

表达式 (10 + 20) / 5 的计算过程。括号确保加法在除法之前执行。

表达式及其结果类型

表达式产生的值也有一个数据类型。这个类型取决于操作数的类型和运算符的性质。

• 2 + 3 涉及两个整数，+（加法）产生一个整数：5（一个 Int 类型）。
• 2.0 + 3 涉及一个浮点数和一个整数。Julia 会将整数提升为浮点数，加法操作会产生一个浮点数：5.0（一个 Float64 类型）。
• 5 > 2 涉及两个整数，>（比较）产生一个布尔值：true（一个 Bool 类型）。
• "Julia" * " is fun" 默认情况下不是标准的字符串连接语法。你通常会使用 string("Julia", " is fun") 或字符串插值，例如 str1 = "Julia"; str2 = " is fun"; "$str1$str2"。两者都会产生一个 String 类型。

理解表达式意义重大，因为它们构成了 Julia 中大多数语句的核心。语句是完整的执行单元，通常语句是围绕着计算值、进行比较或调用函数的表达式构建的。随着我们继续学习，你将看到表达式无处不在，特别是在控制程序流程方面。