Java 中的取模运算符

介绍

取模运算符（Modulo operator）是一种数学运算符，用于计算两个数相除后的余数。该运算符用符号 % 表示。在 Java 中，取模运算符返回第一个数除以第二个数后的余数。本实验将引导你了解该运算符的一些使用场景。

Skills Graph

取模运算符示例

在这一步中，我们将了解取模运算符的基本语法，以及如何在整数和浮点数变量中使用它。我们还将看到它如何处理负数。

1. 使用 touch 命令创建一个名为 ModuloOperatorDemo.java 的新文件。
2. 在文本编辑器（如 nano）中打开该文件。
3. 将以下代码添加到文件中：

public class ModuloOperatorDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        System.out.println("10 % 3 = " + 10 % 3);
        System.out.println("3 % 10 = " + 3 % 10);
        System.out.println("10.0 % 3.0 = " + 10.0 % 3.0);
        System.out.println("10.0 % 3 = " + 10.0 % 3);
        System.out.println("-10 % 3 = " + -10 % 3);
    }
}

4. 保存文件并退出文本编辑器。
5. 使用命令 javac ModuloOperatorDemo.java 编译代码。
6. 使用命令 java ModuloOperatorDemo 运行代码。
7. 代码应输出以下内容：

10 % 3 = 1
3 % 10 = 3
10.0 % 3.0 = 1.0
10.0 % 3 = 1.0
-10 % 3 = -1

取模运算符的必要性

在这一步中，我们将讨论在使用除法运算符时为什么需要取模运算符。

1. 在文本编辑器中打开 ModuloOperatorDemo.java 文件。
2. 删除现有代码并替换为以下代码：

public class ModuloOperatorDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        int dividend = 10;
        int divisor = 3;
        int remainder = dividend - (divisor * (dividend/divisor));
        System.out.print("The remainder is: " + remainder);
    }
}

3. 保存文件并退出文本编辑器。
4. 使用命令 javac ModuloOperatorDemo.java 编译代码。
5. 使用命令 java ModuloOperatorDemo 运行代码。
6. 代码应输出以下内容：

The remainder is: 1

当被除数或除数不是整数时

在这一步中，我们将了解取模运算符如何处理小数。

1. 在文本编辑器中打开 ModuloOperatorDemo.java 文件。
2. 删除现有代码并替换为以下代码：

public class ModuloOperatorDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        double dividend = 10;
        int divisor = 3;
        double remainder = dividend - (divisor * (dividend/divisor));
        System.out.print("The remainder is: " + remainder);
    }
}

3. 保存文件并退出文本编辑器。
4. 使用命令 javac ModuloOperatorDemo.java 编译代码。
5. 使用命令 java ModuloOperatorDemo 运行代码。
6. 代码应输出以下内容：

The remainder is: 0.0

7. 将文件中的代码修改如下：

public class ModuloOperatorDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        double dividend = 10;
        int divisor = 3;
        double remainder = dividend % divisor;
        System.out.print("The remainder is: " + remainder);
    }
}

8. 保存文件并退出文本编辑器。
9. 使用命令 javac ModuloOperatorDemo.java 重新编译代码。
10. 使用命令 java ModuloOperatorDemo 运行代码。
11. 代码现在应输出以下内容：

The remainder is: 1.0

取模运算符引发的 ArithmeticException

在这一步中，我们将了解当除数为零时，取模运算符如何抛出异常。

1. 在文本编辑器中打开 ModuloOperatorDemo.java 文件。
2. 删除现有代码并替换为以下代码：

public class ModuloOperatorDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        System.out.print("The remainder is: " + 10 % 0);
    }
}

3. 保存文件并退出文本编辑器。
4. 使用命令 javac ModuloOperatorDemo.java 编译代码。
5. 使用命令 java ModuloOperatorDemo 运行代码。
6. 代码应抛出 ArithmeticException 异常，如下所示：

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
        at ModuloOperatorDemo.main(ModuloOperatorDemo.java:3)

查找偶数

在这一步中，我们将了解如何使用取模运算符来检查一个数是偶数还是奇数。

1. 在文本编辑器中打开 ModuloOperatorDemo.java 文件。
2. 删除现有代码并替换为以下代码：

public class ModuloOperatorDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        int[] arr = {7, 5, 2, 4, 6, 19, 18, 25, 22};
        for(int i=0; i<arr.length; i++)
        {
            int num = arr[i];
            if((num % 2) == 0)
                System.out.println(num + " is even.");
            else
                System.out.println(num + " is NOT even.");
        }
    }
}

3. 保存文件并退出文本编辑器。
4. 使用命令 javac ModuloOperatorDemo.java 编译代码。
5. 使用命令 java ModuloOperatorDemo 运行代码。
6. 代码应输出以下内容：

7 is NOT even.
5 is NOT even.
2 is even.
4 is even.
6 is even.
19 is NOT even.
18 is even.
25 is NOT even.
22 is even.

将秒转换为分钟和秒

在这一步中，我们将了解如何使用取模运算符将秒转换为分钟和秒。

1. 在文本编辑器中打开 ModuloOperatorDemo.java 文件。
2. 删除现有代码并替换为以下代码：

public class ModuloOperatorDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        int seconds = 401;
        int minutes = seconds / 60;
        int remainingSeconds = seconds % 60;
        System.out.print(seconds + " seconds is equal to " + minutes +" minutes " + remainingSeconds + " seconds");
    }
}

3. 保存文件并退出文本编辑器。
4. 使用命令 javac ModuloOperatorDemo.java 编译代码。
5. 使用命令 java ModuloOperatorDemo 运行代码。
6. 代码应输出以下内容：

401 seconds is equal to 6 minutes 41 seconds

提取整数的各个数字

在这一步中，我们将了解如何使用取模运算符从数字中提取各个数字。

1. 在文本编辑器中打开 ModuloOperatorDemo.java 文件。
2. 删除现有代码并替换为以下代码：

public class ModuloOperatorDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        int num = 7912064;
        while(num > 0)
        {
            int lastDigit = num % 10;
            num = num / 10;
            System.out.print(lastDigit + " ");
        }
    }
}

3. 保存文件并退出文本编辑器。
4. 使用命令 javac ModuloOperatorDemo.java 编译代码。
5. 使用命令 java ModuloOperatorDemo 运行代码。
6. 代码应输出以下内容：

4 6 0 2 1 9 7

每隔 n 次重复执行某个操作

在这一步中，我们将了解如何使用取模运算符每隔 n 次重复执行某个操作。

1. 在文本编辑器中打开 ModuloOperatorDemo.java 文件。
2. 删除现有代码并替换为以下代码：

public class ModuloOperatorDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        for(int i = 1; i <= 30; i++)
        {
            if(i % 5 == 0)
                System.out.println("Do Something");
        }
    }
}

3. 保存文件并退出文本编辑器。
4. 使用命令 javac ModuloOperatorDemo.java 编译代码。
5. 使用命令 java ModuloOperatorDemo 运行代码。
6. 代码应输出以下内容：

Do Something
Do Something
Do Something
Do Something
Do Something
Do Something

将数字限制在特定范围内

在这一步中，我们将了解如何使用取模运算符将数字限制在特定范围内。

1. 在文本编辑器中打开 ModuloOperatorDemo.java 文件。
2. 删除现有代码并替换为以下代码：

public class ModuloOperatorDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        String[] dayNames = {"Monday", "Tuesday", "Wednesday", "Thursday", "Friday", "Saturday", "Sunday"};
        int dayOfTheMonth1 = 21;
        String dayName1 = dayNames[(dayOfTheMonth1 - 1) % 7];
        int dayOfTheMonth2 = 12;
        String dayName2 = dayNames[(dayOfTheMonth2 - 1) % 7];

        System.out.println(dayOfTheMonth1 + " occurs on " + dayName1);
        System.out.println(dayOfTheMonth2 + " occurs on " + dayName2);
    }
}

3. 保存文件并退出文本编辑器。
4. 使用命令 javac ModuloOperatorDemo.java 编译代码。
5. 使用命令 java ModuloOperatorDemo 运行代码。
6. 代码应输出以下内容：

21 occurs on Sunday
12 occurs on Friday

使一个数能被另一个数完全整除

在这一步中，我们将了解如何使用取模运算符使一个数能被另一个数完全整除。

1. 在文本编辑器中打开 ModuloOperatorDemo.java 文件。
2. 删除现有代码并替换为以下代码：

public class ModuloOperatorDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        int X = 291;
        int Y = 17;

        int remainder = X % Y;
        X = X - remainder;
        System.out.println("The minimum number to subtract is: " + remainder);
        System.out.println("The number after subtraction is: " + X);
    }
}

3. 保存文件并退出文本编辑器。
4. 使用命令 javac ModuloOperatorDemo.java 编译代码。
5. 使用命令 java ModuloOperatorDemo 运行代码。
6. 代码应输出以下内容：

The minimum number to subtract is: 2
The number after subtraction is: 289

总结

取模运算符是一种数学运算符，用于计算两个数相除后的余数。在本实验中，我们介绍了取模运算符的多种应用场景，例如检查一个数是否为偶数、将秒数转换为分钟和秒、提取数字的各个位数、每隔 n 次重复执行某个操作、将数字限制在特定范围内，以及使一个数能被另一个数完全整除。需要注意的是，在使用取模运算符时，除数不能为零，否则会抛出 ArithmeticException 异常。