Python教程—运算符

Python 运算符

原文http://zetcode.com/lang/python/operators/
在 Python 编程教程的这一部分中，我们介绍了 Python 运算符。

运算符是特殊符号，表示已执行某个过程。编程语言的运算符来自数学。应用处理数据。运算符用于处理数据。

在 Python 中，我们有几种类型的运算符：

算术运算符
布尔运算符
关系运算符
按位运算符

一个运算符可以有一个或两个操作数。操作数是运算符的输入（参数）之一。仅使用一个操作数的那些运算符称为一元运算符。那些使用两个操作数的对象称为二进制运算符。

+和-可以是加减运算符，也可以是一元符号运算符。这取决于实际情况。

>>> 2
2
>>> +2
2
>>>

加号可以用来表示我们有一个正数。但是它通常不被使用。减号更改值的符号。

>>> a = 1
>>> -a
-1
>>> -(-a)
1

乘法和加法运算符是二进制运算符的示例。它们与两个操作数一起使用。

>>> 3 * 3
9
>>> 3 + 3
6

Python 赋值运算符

赋值运算符=将值赋给变量。在数学中，=运算符具有不同的含义。在等式中，=运算符是一个相等运算符。等式的左侧等于右侧。

>>> x = 1
>>> x
1

在这里，我们为x变量分配一个数字。

>>> x = x + 1
>>> x
2

先前的表达式在数学上没有意义。但这在编程中是合法的。该表达式意味着我们向x变量加 1。右边等于 2，并且 2 分配给x。

>>> a = b = c = 4
>>> print(a, b, c)
4 4 4

可以为多个变量分配一个值。

>>> 3 = y
  File "<stdin>", line 1
SyntaxError: can't assign to literal

此代码示例导致语法错误。我们无法为字面值分配值。

Python 算术运算符

下表是 Python 编程语言中的算术运算符表。

符号	名称
+	加成
–	减法
*	乘法
/	除法
//	整数除法
%	模数
**	乘方

以下示例显示了算术运算。

arithmetic.py

#!/usr/bin/env python

# arithmetic.py

a = 10
b = 11
c = 12

add = a + b + c
sub = c - a
mult = a * b
div = c / 3

power = a ** 2

print(add, sub, mult, div)
print(power)

所有这些都是数学上已知的运算符。

$ ./arithmetic.py 
33 2 110 4.0
100

共有三位运算符负责部门划分。

division.py

#!/usr/bin/env python

# division.py

print(9 / 3)
print(9 / 4)
print(9 // 4)
print(9 % 4)

该示例演示了除法运算符。

print(9 / 4)

结果为 2.25。在 Python 2.x 中，/运算符是整数除法运算符。这在 Python 3 中已更改。在 Python 3 中，/运算符返回一个十进制数。

print(9 // 4)

//运算符是 Python 3 中的整数运算符。

print(9 % 4)

%运算符称为模运算符。它找到一个数除以另一个的余数。 9 % 4，9 模 4 为 1，因为 4 两次进入 9 且余数为 1。

$ ./division.py 
3.0
2.25
2
1
>>> 'return' + 'of' + 'the' + 'king'
'returnoftheking'

加法运算符还可用于连接字符串。

>>> 3 + ' apples'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

我们不能添加整数和字符串。这导致TypeError。

>>> str(3) + ' apples'
'3 apples'

为了使示例生效，必须使用str()函数将数字转换为字符串。

另一方面，乘法运算符可以与字符串和数字一起使用。

>>> 'dollar ' * 5
'dollar dollar dollar dollar dollar '

Python 布尔运算符

在 Python 中，我们具有and，or和not布尔运算符。使用布尔运算符，我们可以执行逻辑运算。这些最常与if和while关键字一起使用。

andop.py

#!/usr/bin/env python

# andop.py

print(True and True)
print(True and False)
print(False and True)
print(False and False)

此示例显示了逻辑和运算符。仅当两个操作数均为True时，逻辑和运算符才对True求值。

$ ./andop.py 
True
False
False
False

如果两个操作数中的任何一个为True，则逻辑或运算符求值为True。

orop.py

#!/usr/bin/env python

# orop.py

print(True or True)
print(True or False)
print(False or True)
print(False or False)

如果运算符的一方为True，则操作的结果为True。

$ ./orop.py 
True
True
True
False

否定运算符not使True False和False True。

negation.py

#!/usr/bin/env python

# negation.py

print(not False)
print(not True)
print(not ( 4 < 3 ))

该示例显示了not运算符的作用。

$ ./negation.py 
True
False
True

并且，或者对短路进行了求值。短路求值意味着仅当第一个参数不足以确定表达式的值时，才求值第二个参数：当和的第一个参数求值为false时，总值必须为false；当或的第一个参数为true时，总值必须为true。

以下示例演示了简短的短路求值。

short_circuit.py

#!/usr/bin/env python

# short_circuit.py

x = 10
y = 0

if (y != 0 and x/y < 100):
      print("a small value")

表达式的第一部分计算为False。表达式的第二部分不计算。否则，我们将得到ZeroDivisionError。

Python 关系运算符

关系运算符用于比较值。这些运算符总是产生布尔值。

符号	含义
<	小于
<=	小于或等于
>	大于
>=	大于或等于
==	等于
!=	不等于
is	对象身份
is not	否定对象身份

上表显示了 Python 关系运算符。

>>> 3 < 4
True
>>> 4 == 3
False
>>> 4 >= 3
True

如前所述，关系运算符返回布尔值：True或False。

注意，关系运算符不限于数字。我们也可以将它们用于其他对象。尽管它们可能并不总是有意义的。

>>> "six" == "six"
True
>>> 'a' < 'b'
True

我们也可以比较字符串对象。

>>> 'a' < 'b'

这里到底发生了什么？计算机不知道字符或字符串。对于他们来说，一切都只是数字。字符是存储在特定表中的特殊数字，例如 ASCII。

>>> 'a' > 6
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unorderable types: str() > int()

在不同的数据类型上不能使用关系运算符。该代码导致一个TypeError。

compare.py

#!/usr/bin/env python

# compare.py

print('a' < 'b')

print("a is:", ord('a'))
print("b is:", ord('b'))

在内部，a 和 b 字符是数字。因此，当我们比较两个字符时，我们将比较它们的存储数字。内置的ord()函数返回单个字符的 ASCII 值。

$ ./compare.py 
True
a is: 97
b is: 98

实际上，我们比较两个数字：97 和 98。

>>> "ab" > "aa"
True

假设我们有一个包含更多字符的字符串。如果前几个字符相等，我们将比较下一个字符。在我们的情况下，第二个位置的b字符的值比a字符大。这就是为什么”ab”字符串大于”aa”字符串的原因。当然，以这种方式比较字符串没有多大意义。但这在技术上是可能的。

Python 对象身份运算符

对象标识运算符is和not is检查其操作符是否是同一对象。

object_identity.py

#!/usr/bin/env python

# object_identity.py

print(None == None)
print(None is None)

print(True is True)

print([] == [])
print([] is [])

print("Python" is "Python")

==运算符测试是否相等，而is运算符测试对象身份。我们是否在谈论同一对象。请注意，更多变量可能引用同一对象。

$ ./object_identity.py 
True
True
True
True
False
True

输出可能会让您感到惊讶。在 Python 语言中，只有一个None和一个True对象。这就是True相等且与True相同的原因。无论如何，那里只有一个真理。空列表[]等于另一个空列表[]。但是它们并不相同。 Python 已将它们放入两个不同的内存位置。它们是两个不同的对象。因此，is运算符返回False。

另一方面，”Python”是”Python”返回True。这是由于优化：如果两个字符串字面值相等，则将它们放置在相同的内存位置。由于字符串是不可变的实体，因此不会造成任何伤害。

Python 成员运算符

成员运算符in和not in测试序列中的成员性，例如字符串，列表或元组。

membership.py

#!/usr/bin/env python

# membership.py

items = ("coin", "book", "pencil", "spoon", "paper")

if "coin" in items:
    print("There is a coin in the tuple")
else:
    print("There is no coin in the tuple")

if "bowl" not in items:
    print("There is no bowl in the tuple")
else:
    print("There is a bowl in the tuple")

通过成员运算符，我们可以测试元组中是否存在某个项目。

if "coin" in items:

使用in运算符，我们检查items元组中是否存在”coin”。

if "bowl" not in items:

使用not in运算符，我们检查items元组中是否不存在”bowl”。

$ ./membership.py 
There is a coin in the tuple
There is no bowl in the tuple

这是示例的输出。

Python 三元运算符

三元运算符是一个简单的条件分配语句。

exp1 if condition else exp2

如果条件为true，则对exp1求值并返回结果。如果条件为假，则求值exp2并返回其结果。

ternary.py

#!/usr/bin/env python

# ternary.py

age = 31

adult = True if age >= 18 else False

print("Adult: {0}".format(adult))

在许多国家，成年取决于您的年龄。如果您的年龄超过特定年龄，则您已经成年。对于三元运算符，这是一种情况。

adult = True if age >= 18 else False

首先求值条件。如果年龄大于或等于 18，则返回True。如果不是，则返回else关键字后面的值。然后，将返回的值分配给adult变量。

$ ./ternary.py 
Adult: True

31 岁的成年人是成年人。

Python 按位运算符

小数对人类是自然的。二进制数是计算机固有的。二进制，八进制，十进制或十六进制符号仅是相同数字的符号。按位运算符使用二进制数的位。我们有二进制逻辑运算符和移位运算符。在 Python 等高级语言中很少使用按位运算符。

符号	含义
~	按位取反
^	按位异或
&	按位与

<<	左移
>>	右移

按位取反运算符分别将 1 更改为 0，将 0 更改为 1。

>>> ~7
-8
>>> ~-8
7

运算符恢复数字 7 的所有位。这些位之一还确定数字是否为负。如果我们再一次对所有位取反，我们将再次得到 7。

按位，运算符在两个数字之间进行逐位比较。仅当操作数中的两个对应位均为 1 时，位位置的结果才为 1。

     00110
  &  00011
   = 00010

第一个数字是二进制表示法 6，第二个数字是 3，最终结果是 2。

>>> 6 & 3
2
>>> 3 & 6
2

按位或运算符在两个数字之间进行逐位比较。如果操作数中的任何对应位为 1，则位位置的结果为 1。

    00110
  |  00011
   = 00111

结果为00110或十进制 7。

>>> 6 | 3
7

按位互斥或运算符在两个数字之间进行逐位比较。如果操作数中对应位中的一个或另一个（但不是全部）为 1，则位位置的结果为 1。

   00110
  ^  00011
   = 00101

结果为00101或十进制 5。

>>> 6 ^ 3
5

如前所述，Python 和其他高级语言很少使用按位运算符。但是，在某些情况下会使用它们。一个示例是掩码。掩码是特定的位模式。它确定是否设置了某些属性。

让我们举一个 GUI 编程的例子。

bitwise_or.py

#!/usr/bin/env python

# bitwise_or.py

import wx

app = wx.App()
window = wx.Frame(None, style=wx.MAXIMIZE_BOX | wx.RESIZE_BORDER 
	| wx.SYSTEM_MENU | wx.CAPTION |	 wx.CLOSE_BOX)
window.Show(True)

app.MainLoop()

这是 wxPython 代码的一个小示例。 wx.MAXIMIZE_BOX，wx.RESIZE_BORDER，wx.SYSTEM_MENU，wx.CAPTION和wx.CLOSE_BOX是常数。按位或运算符将所有这些常数添加到掩码中。在我们的例子中，所有这些属性都是使用按位或运算符设置的，并应用于wx.Frame小部件。

最后，我们还有按位移位运算符。按位移位运算符向右或向左移位。

number << n : multiply number 2 to the nth power
number >> n : divide number by 2 to the nth power

这些运算符也称为算术移位。

     00110
  >> 00001
   = 00011

我们将数字 6 的每个位向右移动。等于将 6 除以 2。结果为00011或十进制 3。

我们将数字 6 的每个位向左移动。等于将数字 6 乘以 2。结果为01100或十进制 12。

>>> 6 << 1
12

Python 复合赋值运算符

复合赋值运算符由两个运算符组成。他们是速记员。

>>> i = 1
>>> i = i + 1
>>> i
2
>>> i += 1
>>> i
3

+=复合运算符是这些速记运算符之一。

其他复合运算符是：

-=   *=   /=   //=   %=   **=   &=   |=   ^=   >>=   <<=

Python 运算符优先级

运算符优先级告诉我们首先求值哪个运算符。优先级对于避免表达式中的歧义是必要的。

以下表达式 28 或 40 的结果是什么？

3 + 5 * 5

像数学中一样，乘法运算符的优先级高于加法运算符。结果是 28。

(3 + 5) * 5

要更改求值顺序，可以使用方括号。方括号内的表达式始终首先被求值。

以下列表显示了 Python 中的运算符优先级。

unary +  -  ~
**
*  /  %
+  -
>>  <<
&
^
|
<  <=  ==  >=  >  !=  is
not
and 
or

同一行上的运算符具有相同的优先级。优先级从低到高。

precedence.py

#!/usr/bin/env python

# precedence.py

print(3 + 5 * 5)
print((3 + 5) * 5)

print(2 ** 3 * 5)
print(not True or True)
print(not (True or True))

在此代码示例中，我们显示一些常见的表达式。每个表达式的结果取决于优先级。

print(2 ** 3 * 5)

幂运算符的优先级高于乘法运算符。首先，对2 ** 3求值，返回 8。然后将结果乘以 5，结果为 40。

print(not True or True)

在这种情况下，not运算符具有更高的优先级。首先，将第一个True值取反为False，然后or运算符组合False和True，最后得到True。

$ ./precedence.py 
28
40
40
True
False

关系运算符的优先级高于逻辑运算符。

positive.py

#!/usr/bin/env python

# positive.py

a = 1
b = 2

if (a > 0 and b > 0):
   print("a and b are positive integers")

and运算符等待两个布尔值。如果其中一个操作数不是布尔值，则会出现语法错误。在 Python 中，关系运算符在逻辑与之前进行求值。

$ ./positive.py 
a and b are positive integers

Python 关联规则

有时，优先级不能令人满意地确定表达式的结果。还有另一个规则称为关联性。运算符的关联性确定优先级与相同的运算符的求值顺序。

9 / 3 * 3

此表达式的结果是 9 还是 1？乘法，删除和模运算符从左到右关联。因此，该表达式的计算方式为：(9 / 3) * 3，结果为 9。

算术，布尔，关系和按位运算符都是从左到右关联的。

另一方面，赋值运算符是正确关联的。

>>> a = b = c = d = 0
>>> a, b, c, d
(0, 0, 0, 0)

如果关联从左到右，则以前的表达式将不可能。

复合赋值运算符从右到左关联。

>>> j = 0
>>> j *= 3 + 1
>>> j
0

您可能期望结果为 1。但是实际结果为 0。由于有关联性。首先求值右边的表达式，然后应用复合赋值运算符。

在本章中，我们讨论了 Python 中的运算符。
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