Java 中不使用运算符添加两个数

在编程世界中，像加法这样的基本算术运算常常被视为理所当然。我们依赖 '+' 等运算符来轻松执行加法。但是，您是否曾经想过如何在 Java 中不使用任何运算符来添加两个数字？ 在本节中，我们将探索几种实现这一看似简单的任务的创造性方法，同时学习基本编程概念。

为什么学习不使用运算符进行加法？

在深入研究代码之前，了解不使用运算符学习加法的重要性至关重要。虽然现代编程语言为我们提供了方便的内置运算符来进行算术运算，但在某些实际场景中，我们可能需要不使用它们来进行加法。这包括底层编程、针对特定硬件优化代码，或者解决限制使用运算符的编程难题。

让我们探讨三种在 Java 中不使用运算符添加两个数字的不同方法，以及每种方法的完整程序和解释。

方法 1：使用位运算

Java 提供了位运算，可以操作数字中的各个位。我们可以利用这些运算来模拟加法。

AddWithoutOperator.java

输出

Sum of 5 and 7 is: 12

解释

我们声明一个名为 add 的方法，该方法将两个整数 a 和 b 作为参数。在方法内部，我们使用 while 循环，直到 b 变为零。在每次迭代中，我们通过对 a 和 b 执行按位 AND 运算 (a & b) 来计算进位。然后，我们通过对 a 和 b 执行按位 XOR 运算 (a ^ b) 来更新 a。最后，我们将进位左移一位 (carry << 1) 并将其赋给 b。

方法 2：使用递归

不使用运算符添加两个数字的另一种方法是使用递归。该方法在概念上很简单，并依赖于将加法分解为更小、更易于管理的部分的原理。

AddWithoutOperator.java

输出

Sum of 5 and 7 is: 12

解释

我们定义一个递归方法 add，该方法将两个整数 a 和 b 作为参数。在基本情况（当 b 变为零时），我们返回 a。在每次递归调用中，我们通过对 a 和 b 执行按位 XOR 运算 (a ^ b) 来计算总和。我们还通过对 a 和 b 执行按位 AND 运算 (a & b) 来计算进位，然后将其左移一位 (carry << 1)。我们使用更新的总和和进位值进行递归调用，直到 b 变为零。

方法 3：使用数组

在此方法中，我们使用数组来模拟加法。数组中的每个元素代表一个二进制数字（0 或 1）。

AddWithoutOperator.java

输出

Sum of 5 and 7 is: 12

解释

在此方法中，我们首先使用 intToBinaryArray() 方法将输入整数 a 和 b 转换为二进制数组。我们创建一个名为 result 的数组来存储总和的二进制表示。我们从右到左迭代每个位位置，在跟踪进位的同时执行二进制加法。binaryArrayToInt() 方法用于将二进制数组转换回整数。

方法 4：使用 while 循环

该方法涉及使用 while 循环通过模仿全加器电路的行为来添加两个数字而不使用运算符。我们将维护三个变量：sum、carry 和 temp。代码如下

AddWithoutOperator.java

输出

Sum of 8 and 6 is: 14

解释

此方法与方法 1 类似，我们使用位运算来模拟加法。我们迭代一个 while 循环，直到 b 变为零。在每次迭代中，我们通过对 a 和 b 执行按位 AND 运算 (a & b) 来计算进位。然后，我们通过对 a 和 b 执行按位 XOR 运算 (a ^ b) 来更新 a。最后，我们将进位左移一位 (carry << 1) 并将其赋给 b。

方法 5：使用带三元运算符的递归

在此方法中，我们结合使用递归和三元运算符来添加两个数字，而不使用传统的算术运算符。这种方法演示了如何使用三元运算符来处理进位和总和计算。

AddWithoutOperator.java

输出

Sum of 12 and 9 is: 21

在此方法中，我们定义一个名为 add 的递归函数，该函数接受两个整数 a 和 b。递归的基本情况是当 b 变为零时。在这种情况下，我们返回 a。在每次递归调用中，我们使用三元运算符计算总和和进位：a ^ b 计算总和。 (a & b) << 1 通过执行按位 AND 运算并将结果左移一位来计算进位。我们使用三元运算符来处理递归调用并返回结果。