Swift - 基本运算符

学习目标

通过本教程，你将学会：

• 掌握 Swift 中的算术运算符
• 理解比较运算符的使用
• 掌握逻辑运算符和组合逻辑
• 了解区间运算符
• 理解运算符的优先级

前置知识

• 完成 基础知识 的学习
• 了解基本的数学运算概念

Swift 支持常见的数学运算，包括算术运算、比较运算和逻辑运算。

算术运算：

• 加法（+）：将两个数值相加，例如：3 + 2 = 5。
• 减法（-）：将两个数值相减，例如：3 - 2 = 1。
• 乘法（_）：将两个数值相乘，例如：3 _ 2 = 6。
• 除法（/）：将一个数值除以另一个数值，例如：3 / 2 = 1.5。
• 取余（%）：返回除法操作的余数，例如：3 % 2 = 1。

比较运算：

• 相等（==）：检查两个数值是否相等，例如：3 == 2，结果为 false。
• 不相等（!=）：检查两个数值是否不相等，例如：3 != 2，结果为 true。
• 大于（>）：检查第一个数值是否大于第二个数值，例如：3 > 2，结果为 true。
• 小于（<）：检查第一个数值是否小于第二个数值，例如：3 < 2，结果为 false。
• 大于等于（>=）：检查第一个数值是否大于或等于第二个数值，例如：3 >= 2，结果为 true。
• 小于等于（<=）：检查第一个数值是否小于或等于第二个数值，例如：3 <= 2，结果为 false。

逻辑运算：

• 逻辑非（!）：返回相反的布尔值，例如：!true，结果为 false。
• 逻辑与（&&）：如果两个操作数都是 true，则返回 true；否则返回 false。例如：true && false，结果为 false。
• 逻辑或（||）：如果两个操作数中有至少一个是 true，则返回 true；否则返回 false。例如：true || false，结果为 true。 在 Swift 中，这些运算符可以组合使用，以便进行复杂的数学、比较和逻辑运算。例如，您可以将加法和比较运算符组合在一起，以检查两个数值的总和是否大于或等于一个给定的值。

以下是一个简单的示例，演示了如何使用 Swift 的运算符：

let a = 3
let b = 2

// 算术运算
let sum = a + b
let difference = a - b
let product = a * b
let quotient = a / b
let remainder = a % b

// 比较运算
let isEqual = a == b
let isNotEqual = a != b
let isGreater = a > b
let isLess = a < b
let isGreaterOrEqual = a >= b
let isLessOrEqual = a <= b

// 逻辑运算
let logicalNot = !isEqual
let logicalAnd = isEqual && isGreater
let logicalOr = isLess || isNotEqual

这个示例定义了两个常量 a 和 b，并使用算术运算、比较运算和逻辑运算符计算它们之间的关系。您可以将此示例复制并粘贴到您的 Xcode 项目中，以查看运算结果。

区间运算符

Swift 提供了两种区间运算符，用于表示值的范围：

• 闭区间运算符（a...b）：包含 a 和 b 的所有值
• 半开区间运算符（a..<b）：包含 a 但不包含 b 的所有值

// 闭区间
for i in 1...5 {
    print(i)  // 输出：1, 2, 3, 4, 5
}

// 半开区间
for i in 1..<5 {
    print(i)  // 输出：1, 2, 3, 4
}

// 单侧区间
let numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
for number in numbers[..<3] {
    print(number)  // 输出：1, 2
}

练习

练习 1：算术运算

编写代码计算以下表达式：

1. 计算圆的面积（半径 r = 5，使用公式：π × r²）
2. 计算两个数的平均值
3. 计算一个数的平方和立方

参考答案：

// 1. 计算圆的面积
let radius = 5
let pi = 3.14159
let area = pi * Double(radius * radius)
print("半径为 \(radius) 的圆的面积是 \(area)")

// 2. 计算平均值
let num1 = 10
let num2 = 20
let average = (num1 + num2) / 2
print("\(num1) 和 \(num2) 的平均值是 \(average)")

// 3. 平方和立方
let number = 4
let square = number * number
let cube = number * number * number
print("\(number) 的平方是 \(square)，立方是 \(cube)")

练习 2：比较运算

编写代码判断以下条件：

1. 判断一个数是否在 0 到 100 之间
2. 判断两个字符串是否相等
3. 比较三个数的大小，找出最大值

参考答案：

// 1. 判断范围
let score = 85
if score >= 0 && score <= 100 {
    print("分数在有效范围内")
} else {
    print("分数无效")
}

// 2. 字符串比较
let name1 = "Swift"
let name2 = "swift"
if name1 == name2 {
    print("字符串相等")
} else {
    print("字符串不相等")
}

// 3. 找出最大值
let a = 10
let b = 25
let c = 15
let max = a > b ? (a > c ? a : c) : (b > c ? b : c)
print("最大值是 \(max)")

练习 3：逻辑运算

编写代码实现以下逻辑：

1. 判断一个年份是否为闰年（能被 4 整除但不能被 100 整除，或者能被 400 整除）
2. 判断一个数是否为偶数且大于 10
3. 实现一个简单的登录判断（用户名和密码都不能为空）

参考答案：

// 1. 闰年判断
let year = 2024
let isLeapYear = (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)
print("\(year) 年\(isLeapYear ? "是" : "不是")闰年")

// 2. 偶数且大于10
let num = 12
let isValid = num % 2 == 0 && num > 10
print("\(num) \(isValid ? "满足" : "不满足")条件")

// 3. 登录判断
let username: String? = "admin"
let password: String? = "123456"
let canLogin = (username != nil && !username!.isEmpty) &&
               (password != nil && !password!.isEmpty)
print(canLogin ? "可以登录" : "用户名或密码不能为空")

练习 4：区间运算符

使用区间运算符完成以下任务：

1. 使用闭区间打印 1 到 10 的所有偶数
2. 使用半开区间访问数组的前 5 个元素
3. 判断一个数是否在某个区间内

参考答案：

// 1. 打印偶数
for i in 1...10 {
    if i % 2 == 0 {
        print(i)
    }
}

// 2. 访问数组前5个元素
let fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子", "葡萄", "西瓜", "草莓", "芒果"]
for i in 0..<5 {
    print(fruits[i])
}

// 3. 判断区间
let value = 75
if 60..<90 ~= value {
    print("\(value) 在 60-90 之间")
}

练习 5：综合练习

编写一个简单的计算器程序，实现两个数的加、减、乘、除运算，并判断结果是否为正数。

参考答案：

let a = 10
let b = 5

let sum = a + b
let difference = a - b
let product = a * b
let quotient = Double(a) / Double(b)

print("\(a) + \(b) = \(sum)")
print("\(a) - \(b) = \(difference)")
print("\(a) × \(b) = \(product)")
print("\(a) ÷ \(b) = \(quotient)")

// 判断结果是否为正数
let results = [sum, difference, product, Int(quotient)]
for result in results {
    let isPositive = result > 0
    print("\(result) \(isPositive ? "是正数" : "不是正数")")
}

总结

本章介绍了 Swift 中的基本运算符：

• 算术运算符：+, -, *, /, %
• 比较运算符：==, !=, >, <, >=, <=
• 逻辑运算符：!, &&, ||
• 区间运算符：...（闭区间），..<（半开区间）

这些运算符是构建复杂逻辑的基础，下一章我们将学习 字符串和字符，了解如何处理文本数据。