第6章 運算式與運算子 [算術與多功能計算機]

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1 第6章 運算式與運算子 [算術與多功能計算機]
第6章 運算式與運算子 [算術與多功能計算機]

2 Contents 6-1 運算式基礎 6-2 Visual Basic運算子 6-3 算術與連接運算子 6-4 比較與邏輯運算子 6-5 運算式的資料型態轉換 6-6 例外處理

3 6-1 運算式的基礎 6-1-1 運算式簡介 運算式的種類

4 6-1-1 運算式簡介-說明 「運算式」（Expressions）是由一序列的「運算子」（Operators）和「運算元」（Operands）組成，可以用來在程式中執行所需的運算任務。

5 6-1-1 運算式簡介-範例 一些Visual Basic語言運算式範例，如下所示： A B 15 -15 A + B * 1
A > B And A > 1 A = B + 1 運算式中變數A、B和字面值1、15和-15是運算元，「+」、「*」、「>=」、「>」、「And」和「=」為運算子，運算子是一個使用幾個字元組成的符號，運算元是字面值或變數，事實上，單獨運算元（不包含運算子）也是一種運算式。

6 6-1-1 運算式簡介-如何執行運算 當同一個運算式擁有超過一個運算子時，運算式的執行結果會因運算子的執行順序而不同。例如：一個數學運算式，如下所示： 10 * 2 + 5 上述運算式如果先執行加法，運算過程是2+5=7，然後7*10=70，結果為70。如果先執行乘法，過程是10*2=20，然後20+5=25，結果是25。 運算式如果擁有多個運算子時，運算子執行順序是由優先順序（Precedence）和結合（Associativity）來決定。

7 6-1-1 運算式簡介-優先順序（Precedence）
程式語言提供多種不同運算子，在同一個運算式如果使用多個運算子時，為了讓運算式能夠得到相同運算結果，運算式是以運算子預設的優先順序進行運算，也就是我們所熟知的「先乘除後加減」口訣，如下所示： A + B * 2 在上述運算式中，因為運算子優先順序*大於+，所以先計算B*2後才和A相加。

8 6-1-1 運算式簡介-結合（Associativity）
右左結合（Right-to-left Associativity）：運算式是 從右到左執行運算子的運算，例如：運算式A-B-C 是先計算B-C的結果D，然後才是A-D。 左右結合（Left-to-right Associativity）：運算式是 從左到右執行運算子的運算，例如：運算式A-B-C 是先計算A-B的結果D，然後才是D-C。

9 6-1-2 運算式的種類-1 單運算元運算式（Unary Expressions）
單運算元運算式只包含一個運算元和「單運算元運算子」（Unary Operator），例如：正負號是一種單運算元運算式，如下所示： -15 +10 在Visual Basic語言的-和+正負號是一種單運算元運算子。

10 6-1-2 運算式的種類-2 A + B * 1 D + C + E 二元運算式（Binary Expressions）
二元運算式包含兩個運算元，使用一個二元運算子來分隔，Visual Basic語言的運算式大都屬於二元運算式，如下所示： A + B * 1 D + C + E 第1個運算式是使用運算子優先順序來執行運算。第2個運算式的2個運算子因為擁有相同優先順序，所以程式語言是使用結合（Associativity）來執行運算式的計算。

11 6-2 Visual Basic的運算子 6-2-1 運算子種類 運算子優先順序 在運算式使用括號

12 6-2-1 運算子的種類 算術運算子（Arithmetic Operators）：執行常見數學運算的加、減、乘和除法等數值運算。
比較運算子（Comparison Operators）：執行兩個運算元的大於、等於、小於、大於等於和小於等於的運算，可以傳回布林值True或False。 字串連接運算子（Concatenation Operators）：可以連接多個字串成為一個字串，每一個字串是連接在前一個字串的最後。 邏輯運算子（Logical Operators）：可以連接比較運算式來建立更複雜的條件運算式。

13 6-2-2 運算子的優先順序-規則 運算式預設依其出現順序，由左到右依序執行運算，其優先順序規則，如下所示：
“( )”括號內比括號外先執行，括號的目的是為了推翻現有優先順序，在括號內依照正常優先順序。 當運算式擁有多種運算子時，算術運算子最先，接著是比較運算子，最後才是邏輯運算子，如下所示： 算術運算子 > 比較運算子 > 邏輯運算子 比較運算子擁有相同的優先順序。 算術運算子的加和減法優先順序相同，乘和除法擁有相同的優先順序，不過乘除高於加減，如下所示： ^指數 > (-)負號 > */乘除 > \整數除法 > Mod餘數 > +-加減 > & 邏輯運算子的優先順序，如下所示： Not > And, AndAlso > Or, OrElse > Xor

14 6-2-2 運算子的優先順序-優先順序 Visual Basic語言運算子的預設優先順序，愈前面的列，其優先順序愈高，如下表所示：

15 6-2-2 運算子的優先順序-結合規則 當運算式的運算子擁有相同優先順序時，Visual Basic語言是使用左右結合（Left-to-right Associativity）來執行D + C + E的運算，先計算D + C等於R後，計算R+E的值。

16 6-2-3 在運算式使用括號-括號運算式（Parenthetical Expressions）
在運算式中擁有超過2個運算子時，才可能使用括號來改變運算順序，例如：一個擁有乘法和加法運算子的算術運算式，如下所示： A = B * C + 10 上述運算式的運算順序是先計算B * C後，再加上字面值10，因為乘法優先順序大於加法。如果需要先計算C + 10，可以使用括號來改變優先順序，如下所示： A = B * (C + 10)

17 6-2-3 在運算式使用括號-巢狀括號運算式（Nested Parenthetical Expressions）
在運算式的括號中可以擁有其他括號，稱為巢狀括號，此時在最內層括號擁有最高優先順序，然後是其上一層，直到得到最後的運算結果，如下所示： A = (B * 2) ^ (C * (D + 10)) 上述運算式的運算順序是先計算最內層的D + 10，然後是上一層的(B * 2)和(C * (D + 10))，最後才計算指數運算結果。

18 6-3 算術與字串連接運算子 6-3-1 算術運算子 使用數學公式建立運算式 字串連接運算子 再談指定敘述

19 6-3-1 算術運算子-種類 Visual Basic語言提供多種算術運算子來執行數學運算，其說明與範例如下表所示：

20 6-3-1 算術運算子-取得TextBox控制項輸入的數值
在Windows應用程式通常是使用TextBox控制項來取得使用者輸入的變數值，因為預設資料型態是字串，所以需要使用資料型態轉換函數來轉換成數值，如下所示： Dim opd1, opd2 As Integer opd1 = CInt(txtOpd1.Text) opd2 = CInt(txtOpd2.Text)

21 6-3-1 算術運算子-Visual Basic專案
Visual Basic專案：Ch6-3-1\算術計算機 在Windows應用程式使用2個TextBox控制項輸入運算元的值後，使用算術運算子在Label標籤控制項顯示計算結果。其執行結果如下圖所示：

22 6-3-2 使用數學公式建立運算式-說明 數學公式可以轉換成算術運算式，建立Visual Basic應用程式來解決數學問題。
例如：華氏（Fahrenheit）和攝氏（Celsius）溫度的轉換公式。首先是攝氏轉華氏的公式，如下所示： F = (9.0 * C) / 華氏轉攝氏的公式，如下所示： C = (5.0 / 9.0) * (F – 32.0) 體脂肪BMI值的計算公式，如下所示： R = Weight / Height ^ 2

23 6-3-2 使用數學公式建立運算式-Visual Basic專案
Visual Basic專案：Ch6-3-2\多功能計算機 在Windows應用程式使用數學公式來建立算術運算式，可以計算BMI值，和轉換攝氏或華氏溫度。其執行結果如下圖所示：

24 6-3-3 字串連接運算子-說明 如果運算元是String字串資料型態，在Visual Basic語言提供運算子可以連接字串內容，其說明和範例如下所示：

25 6-3-3 字串連接運算子-Visual Basic專案
Visual Basic專案：Ch6-3-3\多功能計算機 這個Windows應用程式和上一節的專案相同，只是在計算BMI值時，除了輸出計算結果外，還加上說明字串。其執行結果如下圖所示：

26 6-3-4 再談指定敘述 在Visual Basic語言除了使用「=」等號建立指定敘述外，還可以配合其他運算子來簡化運算式撰寫，建立更簡潔算術運算式，如下表所示：

27 6-4 比較與邏輯運算子 6-4-1 比較運算子 邏輯運算子

28 6-4-1 比較運算子 比較運算子沒有優先順序分別，通常使用在迴圈和條件敘述作為判斷條件，運算結果是布林值True或False，其說明和範例如下表所示：

29 6-4-2 邏輯運算子-種類 如果迴圈和條件敘述的判斷條件不只一個，需要使用邏輯運算子來連接多個比較運算式，其說明如下表所示：

30 6-4-2 邏輯運算子-範例 對於複雜比較運算式可使用邏輯運算子連接，一些 實際的運算式範例，如下表所示：

31 6-5 運算式的資料型態轉換 6-5-1 隱含型態轉換 明顯型態轉換

32 6-5 運算式的資料型態轉換 「資料型態轉換」（Type Conversions）是因同一個運算式可能有多個不同資料型態的變數或字面值。例如：在運算式擁有整數和浮點數的變數或字面值時，就需要執行型態轉換。 資料型態轉換是指轉換變數儲存資料，而不是變數本身的資料型態，因不同型態佔用的位元組數不同，所以在進行資料型態轉換時。例如：Double轉換成Single，變數資料有可能損失資料或精確度。

33 6-5-1 隱含型態轉換-說明 隱含型態轉換（Implicit Conversions）並不需特別語法，在運算式或指定敘述兩端，如果有不同型態變數，就會將儲存資料自動轉換成相同資料型態。 在指定敘述右邊運算式結果會自動轉換成與左邊變數相同資料型態。一些運算式範例和說明，如下表所示：

34 6-5-1 隱含型態轉換-Visual Basic專案
Visual Basic專案：Ch6-5-1\我的主控台程式 這個Windows應用程式直接使用第5-4-1節的【我的主控台程式】，可以建立運算式來測試隱含型態轉換。其執行結果如下圖所示：

35 6-5-2 明顯型態轉換-說明 隱含型態轉換對於程式設計者來說，並不需任何 額外處理。不過因為是自動轉換，有時可能造成 未知型態轉換錯誤。例如：上一節範例程式，如 果準備將字串轉換成整數後再相加，運算式 num=str1+str2結果的值應該是375，而不是250125。 「明顯型態轉換」（Explicit Conversions）是在進 行運算前，自行使用資料型態轉換函數來轉換成 相同資料型態。

36 6-5-2 明顯型態轉換-資料型態轉換函數

37 6-5-2 明顯型態轉換-明顯型態轉換 當運算式或指定敘述兩端資料型態不相同時，就可使用上表函數自行轉換成相同資料型態，如下所示：
intValue = CInt(longValue) num = CInt(str1) + num1 str = CStr(CInt(str1) + num1)

38 6-5-2 明顯型態轉換-Visual Basic專案
Visual Basic專案：Ch6-5-2\我的主控台程式 這個Windows應用程式是直接使用第6-5-1節的【我的主控台程式】，可以建立運算式來測試明顯型態轉換，對於不同型態變數，需要自行使用型態轉換函數來轉換型態。其執行結果如下圖所示：

39 6-6 例外處理-說明 例外處理是指在程式執行時，如果發生不正常執 行狀態時，可以在程式碼處理這些錯誤。
例外處理是指在程式執行時，如果發生不正常執 行狀態時，可以在程式碼處理這些錯誤。 例外處理的目的是為了讓程式能夠更「穩健」 （Robust）。當程式遇到不尋常情況，也不會造成 程式「崩潰」（Crashing），進而導致整個系統當 機情況。

40 6-6 例外處理-語法 Visual Basic語言提供結構化的例外處理程式敘述，即Try/End Try，其語法如下所示： Try
' 測試錯誤的程式碼 程式區塊 Catch ex As Exception ' 例外處理的程式碼 Finally End Try

41 6-6 例外處理-語法說明 例外處理敘述可以分為三個部分，其說明如下表所示：

42 6-6 例外處理-Visual Basic專案 Visual Basic專案：Ch6-6\算術計算機
這個Windows應用程式是修改第6-3-1節的【算術計算機】，在除法運算建立Try/End Try例外處理敘述，可以處理除以0導致溢位的運算錯誤。其執行結果如下圖所示：