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:括号内的部分 5 + 3 首先被计算,结果为 8。表达式随后变为 8 * 2。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:乘法 3 * 4 首先发生,得到 12。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。digraph G { rankdir=TB; graph [fontname="Arial", fontsize=12, bgcolor="#ffffff"]; node [shape=box, style="rounded,filled", fontname="Arial", fillcolor="#e9ecef"]; edge [fontname="Arial", fontsize=10]; expr_str [label="表达式: (10 + 20) / 5", shape=plaintext, fontsize=14, fontcolor="#343a40"]; subgraph cluster_step1 { label = "步骤 1: 最内层括号 (加法)"; bgcolor="#f8f9fa"; node [fillcolor="#d0bfff"]; edge [color="#7048e8"]; val_10_s1 [label="10"]; val_20_s1 [label="20"]; op_add [label="+", shape=circle, style="filled", fillcolor="#7950f2", fontcolor="white", width=0.3, height=0.3, fixedsize=true]; res_add [label="30", style="filled", fillcolor="#b197fc", fontcolor="#212529"]; val_10_s1 -> op_add; val_20_s1 -> op_add; op_add -> res_add [label=" 计算结果为 "]; } subgraph cluster_step2 { label = "步骤 2: 除法"; bgcolor="#f8f9fa"; node [fillcolor="#a5d8ff"]; edge [color="#1c7ed6"]; res_add_s2 [label="30 (来自步骤 1)", style="filled", fillcolor="#b197fc", fontcolor="#212529"]; val_5_s2 [label="5"]; op_div [label="/", shape=circle, style="filled", fillcolor="#228be6", fontcolor="white", width=0.3, height=0.3, fixedsize=true]; final_res [label="6.0", shape=ellipse, style="filled", fillcolor="#40c057", fontcolor="white", penwidth=1, color="#37b24d"]; res_add_s2 -> op_div; val_5_s2 -> op_div; op_div -> final_res [label=" 计算结果为 "]; } expr_str -> cluster_step1 [style=invis]; cluster_step1 -> cluster_step2 [style=invis]; }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。