如何用运算符在 Go 中做数学计算

介绍

数字在编程中很常见。它们被用来表示一些东西，如：屏幕大小的尺寸、地理位置、金钱和积分、视频中经过的时间、游戏头像的位置、通过分配数字代码表示的颜色等等。

在编程中进行数学运算是一项重要的技能，因为你会经常与数字打交道。尽管对数学的理解肯定能帮助你成为一个更好的程序员，但它不是一个先决条件。如果你没有数学背景，试着把数学看作是完成你想实现的目标的工具，并作为提高你的逻辑思维能力的一种方式。

我们将使用 Go 中最常用的两种数字数据类型，整数和浮点数。

  • 整数是可以是正数、负数或 0 的整数（…，-1，0，1，…）。
  • 浮点数是包含小数点的实数，如 9.0 或 2.25 …

本教程将回顾我们在 Go 中对数字数据类型可以使用的运算符。

运算符

运算符是一个表示运算的符号或函数。例如，在数学中，加号或 + 是表示加法的运算符。

在 Go 中，我们将看到一些熟悉的运算符，这些运算符是从数学中带来的。然而，我们将使用的其他运算符是计算机编程中特有的。

下面是 Go 中与数学有关的运算符的快速参考表。在本教程中，我们将涵盖以下所有的运算。

预算符的返回

x + y 是 x 和 y 的总和

x - y 是 x 和 y 之差

-x 表示 x 为负数特性

+x' 表示 x’ 为正数特性

x * y 是 x 和 y 的积

x / y 是 x 和 y 的商

x % y 是 x / y 的余

我们还将讨论复合赋值运算符，包括 += 和 *=，它们将算术运算符和 = 运算符结合起来。

加法和减法

在 Go 中，加法和减法运算符的表现与数学中一样。事实上，你可以把 Go 编程语言当作计算器来使用。

让我们看看一些例子，从整数开始：

  1. fmt.Println(1 + 5)
  1. Output
  2. 6

我们可以通过使用下面的语法来初始化变量以代表整数值，而不是直接将整数传入fmt.Println 语句：

  1. a := 88
  2. b := 103
  4. fmt.Println(a + b)
  1. Output
  2. 191

因为整数既可以是正数也可以是负数（也可以是 0），所以我们可以将一个负数与一个正数相加：

  1. c := -36
  2. d := 25
  4. fmt.Println(c + d)
  1. Output
  2. -11

浮点数的加法也类似：

  1. e := 5.5
  2. f := 2.5
  4. fmt.Println(e + f)
  1. Output
  2. 8

因为我们把两个浮点数加在一起，Go 返回了一个带有小数位的浮点数。然而，由于在这种情况下，小数位是零，fmt.Println 放弃了小数位的格式化。为了正确格式化输出，我们可以使用 fmt.Printf 和谓词 %.2f，它将格式化为两个小数位，就像这个例子：

  1. fmt.Printf("%.2f", e + f)
  1. Output
  2. 8.00

减法的语法与加法相同，只是我们将运算符从加号（+）改为减号（-）：

  1. g := 75.67
  2. h := 32.0
  4. fmt.Println(g - h)
  1. Output
  2. 43.67

在 Go 中，我们只能对相同的数据类型使用运算符。我们不能把一个 int 和一个 float64 加在一起：

  1. i := 7
  2. j := 7.0
  3. fmt.Println(i + j)
  1. Output
  2. i + j (mismatched types int and float64)

试图在不相同的数据类型上使用运算符将导致编译器错误。

单项算术运算

一个单数的数学表达式只由一个成员或元素组成。在 Go 中，我们可以使用加号和减号作为与一个值配对的单一元素：返回值的特性（+），或改变值的符号（-）。

虽然不常用，但加号表示值的特性。我们可以对正值使用加号：

  1. i := 3.3
  2. fmt.Println(+i)
  1. Output
  2. 3.3

当我们使用加号与一个负值时，它也将返回该值的特性，在这种情况下它将是一个负值：

  1. j := -19
  2. fmt.Println(+j)
  1. Output
  2. -19

对于一个负值，加号会返回同样的负值。

然而，减号会改变一个数值的符号。因此，当我们传递一个正值时，我们会发现值前的减号会返回一个负值：

  1. k := 3.3
  2. fmt.Println(-k)
  1. Output
  2. -3.3

另外，当我们使用负值的减号单选运算符时，将返回一个正值：

  1. j := -19
  2. fmt.Println(-j)
  1. Output
  2. 19

由加号和减号表示的单项算术运算，在 +i 的情况下会返回值的同一性，或者像 -i 那样返回值的相反符号。

乘法和除法

像加法和减法一样，乘法和除法看起来与数学中的情况非常相似。我们在 Go 中用于乘法的符号是 *，用于除法的符号是 /。

下面是一个在 Go 中对两个浮点数进行乘法的例子：

  1. k := 100.2
  2. l := 10.2
  4. fmt.Println(k * l)
  1. Output
  2. 1022.04

在 Go 中，除法有不同的特点，这取决于我们要除的数字类型。

如果我们要除以整数，Go 可以使用 / 运算符来执行除法，对于商 x，返回的数字是小于或等于 x 的最大整数。

如果你运行下面这个除法80 / 6 的例子，你会收到 13 作为输出，数据类型是int：

  1. package main
  3. import (
  4.     "fmt"
  5. )
  7. func main() {
  8.     m := 80
  9.     n := 6
  11.     fmt.Println(m / n)
  12. }
  1. Output
  2. 13

如果想要的输出是浮点数，你必须在除法之前明确地转换这些数值。

你可以用 float32() 或 float64() 包裹你想要的浮点数类型来实现：

  1. package main
  3. import (
  4.     "fmt"
  5. )
  7. func main() {
  8.     s := 80
  9.     t := 6
  10.     r := float64(s) / float64(t)
  11.     fmt.Println(r)
  12. }
  1. Output
  2. 13.333333333333334

取模

% 运算符是取模，它返回除法后的余数而不是商。这对于寻找同一数字的倍数是很有用的。

让我们看一个取模的例子:

  1. o := 85
  2. p := 15
  4. fmt.Println(o % p)
  1. Output
  2. 10

分开来看，85 除以 15 会返回 5 的商和 10 的余数。我们的程序在这里返回值 10，因为模运算符返回除法表达式的剩余部分。

要对 float64 数据类型进行模数计算，你将使用 math 包中的 Mod 函数：

  1. package main
  3. import (
  4.     "fmt"
  5.     "math"
  6. )
  8. func main() {
  9.     q := 36.0
  10.     r := 8.0
  11.     s := math.Mod(q, r)
  13.     fmt.Println(s)
  14. }
  1. Output
  2. 4

运算符优先级

在 Go 中，就像在数学中一样，我们需要牢记，运算符将按照优先顺序进行评估，而不是从左到右或从右到左。

如果我们看一下下面这个数学表达式：

  1. u = 10 + 10 * 5

我们可以从左往右读，但是乘法会先进行，所以如果我们要打印 `u’，我们会收到以下数值：

  1. Output
  2. 60

这是因为 10 * 5 被计算为 50，然后我们加上 10，返回 60 作为最终结果。

如果我们想把10加到10上，然后把这个和乘以 5，我们在 Go 中使用括号，就像在数学中那样：

  1. u := (10 + 10) * 5
  2. fmt.Println(u)
  1. Output
  2. 100

记住操作顺序的一个方法是通过缩写 PEMDAS：

字母顺序代表的是

1 P Parentheses 括号

2 E Exponent 指数

3 M Multiplication 乘法

4 D Division 除法

5 A Addition 加法

6 S Subtraction 减法

你可能熟悉另一个关于运算顺序的缩写，如 BEDMAS 或 BODMAS。无论哪种缩写对你来说都是有效的，在 Go 中进行数学运算时，尽量记住它，以便返回你所期望的结果。

赋值运算符

最常见的赋值运算符是你已经使用过的：等号 =。= 赋值运算符将右边的值分配给左边的变量。例如，v = 23 将整数 23 的值分配给变量 v。

在编程时，通常使用复合赋值运算符，对一个变量的值进行运算，然后将得到的新值赋给该变量。这些复合运算符将一个算术运算符和 = 运算符结合起来。因此，对于加法，我们将 + 和 = 结合起来，得到复合运算符 +=。让我们看看这看起来像什么：

  1. w := 5
  2. w += 1
  3. fmt.Println(w)
  1. Output
  2. 6

首先，我们设置变量 w 等于 5 的值，然后我们使用 += 复合赋值运算符将右边的数字加到左边变量的值上，然后将结果赋给 w。

复合赋值运算符在 for 循环的情况下经常使用，当你想重复一个过程几次时，就会用到它：

  1. package main
  3. import "fmt"
  5. func main() {
  7.     values := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}
  9.     for _, x := range values {
  11.         w := x
  13.         w *= 2
  15.         fmt.Println(w)
  16.     }
  17.  }
  1. Output0
  2. 2
  3. 4
  4. 6
  5. 8
  6. 10
  7. 12

通过使用 for 循环遍历名为 values 的切片，你能够自动完成 *= 运算符的过程，该运算符将变量 w 乘以数字 2，然后将结果分配回变量 w。

Go 对本教程中讨论的每个算术运算符都有一个复合赋值运算符。

要添加然后赋值：

  1. y += 1

做减法，然后赋值：

  1. y -= 1

做乘法，然后再赋值：

  1. y *= 2

做除法，然后再赋值：

  1. y /= 3

取余，然后再赋值：

  1. y %= 3

当需要逐步增加或减少时，或者当你需要将程序中的某些过程自动化时，复合赋值运算符就很有用。

总结

本教程涵盖了许多你将在整数和浮点数数据类型中使用的运算符。你可以在理解 Go 的数据类型和如何在 Go 中转换数据类型中了解更多关于不同的数据类型。