《Python從小白到大牛》第7章 運算符
《Python從小白到大牛》已經上市！
本章爲你們介紹Python語言中一些主要的運算符（也稱操做符），包括算術運算符、關係運算符、邏輯運算符、位運算符和其餘運算符。html
算術運算符
Python中的算術運算符用來組織整型和浮點型數據的算術運算，按照參加運算的操做數的不一樣能夠分爲一元運算符和二元運算符。python
一元運算符
Python中一元運算符有多個，可是算數一元運算符只有一個，即：-，-是取反運算符，例如：-a是對a取反運算。shell
在Python Shell中運行示例代碼以下：微信
>>> a = 12 >>> -a -12 >>>
上述代碼是把a變量取反，結果輸出是-12。ide
二元運算符
二元運算符包括：+、-、*、/、%、**和//，這些運算符主要是對數字類型數據進行操做，而+和*能夠用於字符串、元組和列表等類型數據操做。具體說明參見表7-1。函數
表 7‑1二元算術運算符學習
| 運算符 | 名稱 | 說明 | 例子 |
|---|---|---|---|
| + | 加 | 可用於數字、序列等類型數據操做。對於數字類型是求和；其餘類型是鏈接操做。 | a + b |
| - | 減 | 求a減b的差 | a - b |
| * | 乘 | 可用於數字、序列等類型數據操做。對於數字類型是求積；其餘類型是重複操做。 | a * b |
| / | 除 | 求a除以b的商 | a / b |
| % | 取餘 | 求a除以b的餘數 | a % b |
| ** | 冪 | 求a的b次冪 | a ** b |
| // | 地板除法 | 求小於a除以b商的最大整數 | a // b |
在Python Shell中運行示例代碼以下：測試
>>> 1 + 2 3 >>> 2 - 1 1 >>> 2 * 3 6 >>> 3 / 2 1.5 >>> 3 % 2 1 >>> 3 // 2 1 >>> -3 // 2 -2 >>> 10 ** 2 100 >>> 10.22 + 10 20.22 >>> 10.0 + True + 2 13.0
上述例子中分別對數字類型數據進行了二元運算，其中True被看成整數1參與運算，操做數中有浮點數字，表達式計算結果也是浮點類型。其餘代碼比較簡單再也不贅述。優化
字符串屬於序列的一種，因此字符串可使用+和*運算符，在Python
Shell中運行示例代碼以下：設計
>>> 'Hello' + 'World'
'HelloWorld'
>>> 'Hello' + 2
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#35>", line 1, in <module>
'Hello' + 2
TypeError: must be str, not int
>>>
>>> 'Hello' * 2
'HelloHello'
>>> 'Hello' * 2.2
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#36>", line 1, in <module>
'Hello' * 2.2
TypeError: can't multiply sequence by non-int of type 'float'
+運算符會將兩個字符串鏈接起來，但不能將字符串與其餘類型數據鏈接起來。*運算符第一操做數是字符串，第二操做數是整數，表示重複字符串屢次。所以'Hello'
* 2結果是'HelloHello'，注意第二操做數只能是整數。
關係運算符
關係運算是比較兩個表達式大小關係的運算，它的結果是布爾類型數據，即True或False。關係運算符有6種：==、!=、\>、\<、\>=和\<=，具體說明參見表7-2。
表 7‑2 關係運算符
| 運算符 | 名稱 | 說明 | 例子 |
|---|---|---|---|
| == | 等於 | a等於b時返回True，不然返回False。 | a == b |
| != | 不等於 | 與==相反 | a != b |
| \> | 大於 | a大於b時返回True，不然返回False | a \> b |
| \< | 小於 | a小於b時返回True，不然返回False | a \< b |
| \>= | 大於等於 | a大於等於b時返回True，不然返回False | a \>= b |
| \<= | 小於等於 | a小於等於b時返回True，不然返回False | a \<= b |
在Python Shell中運行示例代碼以下：
>>> a = 1 >>> b = 2 >>> a > b False >>> a < b True >>> a >= b False >>> a <= b True >>> 1.0 == 1 True >>> 1.0 != 1 False
Python中關係運算可用於比較序列或數字，整數、浮點數都是對象，可使用關係運算符進行比較；字符串、列表和元組屬於序列也可使用關係運算符進行比較。在Python Shell中運行示例代碼以下：
>>> a = 'Hello' >>> b = 'Hello' >>> a == b True >>> a = 'World' >>> a > b True >>> a < b False >>> a = [] ① >>> b = [1, 2] ② >>> a == b False >>> a < b True >>> a = [1, 2] >>> a == b True
代碼第①行建立一個空列表，代碼第②行建立一個兩個元素的列表，他們也能夠進行比較。
邏輯運算符
邏輯運算符是對布爾型變量進行運算，其結果也是布爾型，具體說明參見表7-3。
表 7‑3 邏輯運算符
| 運算符 | 名稱 | 說明 | 例子 |
|---|---|---|---|
| not | 邏輯非 | a爲True時，值爲False，a爲False時，值爲True | not a |
| and | 邏輯與 | ab全爲True時，計算結果爲True，不然爲False | a and b |
| or | 邏輯或 | ab全爲False時，計算結果爲False，不然爲True | a or b |
Python中的「邏輯與」和「邏輯或」都採用「短路」設計，例如a and
b，若是a爲True，則不計算b（由於不論 b爲什麼值，「與」操做的結果都爲False）；而對於a
or b，若是a爲True，則不計算b（由於不論b爲什麼值，「或」操做的結果都爲True）。
這種短路形式的設計，使他們在計算過程當中就像電路短路同樣採用最優化的計算方式，從而提升效率。示例代碼以下：
# 代碼文件：chapter7/7.3/hello.py
i = 0
a = 10
b = 9
if a > b or i == 1:
print("或運算爲 真")
else:
print("或運算爲 假")
if a < b and i == 1:
print("與運算爲 真")
else:
print("與運算爲 假")
def f1(): ①
return a > b
def f2(): ②
print('--f2--')
return a == b
print(f1() or f2()) ③
輸出結果以下：
或運算爲 真 與運算爲 假 True
上述代碼第①行和第②行定義的兩個函數，函數返回的是布爾值。代碼第③行進行「或」運算，因爲短路計算，f1函數返回True以後，f2函數再也不調用。
位運算符
位運算是以二進位（bit）爲單位進行運算的，操做數和結果都是整型數據。位運算符有以下幾個運算符：&、|、\^、\~、\>\>和\<\<，具體說明參見表7-4。
表 7‑4 位運算符
| 運算符 | 名 稱 | 例 子 | 說 明 |
|---|---|---|---|
| \~ | 位反 | \~x | 將x的值按位取反 |
| & | 位與 | x & y | x與y位進行位與運算 |
| | | 位或 | x | y | x與y位進行位或運算 |
| \^ | 位異或 | x \^ y | x與y位進行位異或運算 |
| \>\> | 有符號右移 | x \>\> a | x右移a位，高位採用符號位補位 |
| \<\< | 左移 | x \<\< a | x左移a位，低位用0補位 |
位運算示例代碼：
# 代碼文件：chapter7/7.4/hello.py
a = 0b10110010 ①
b = 0b01011110 ②
print("a | b = {0}".format(a | b)) # 0b11111110 ③
print("a & b = {0}".format(a & b)) # 0b00010010 ④
print("a ^ b = {0}".format(a ^ b)) # 0b11101100 ⑤
print("~a = {0}".format(~a)) # -179 ⑥
print("a >> 2 = {0}".format(a >> 2)) # 0b00101100 ⑦
print("a << 2 = {0}".format(a << 2)) # 0b11001000 ⑧
c = -0b1100 ⑨
print("c >> 2 = {0}".format(c >> 2)) # -0b00000011 ⑩
print("c << 2 = {0}".format(c << 2)) # -0b00110000 ⑪
輸出結果以下：
a | b = 254 a & b = 18 a ^ b = 236 ~a = -179 a >> 2 = 44 a << 2 = 712 c >> 2 = -3 c << 2 = -48
上述代碼中，在第①行和第②行分別聲明瞭整數變量a和b，採用二進制表示方式。第⑨行聲明變量c，採用二進制表示的負整數。
注意
a和b位數是與本機相關的，雖然只寫出了8位，但筆者計算機是64位的，因此a和b都是64位數字，只是在本例中省略了前56個零。位數的不這會影響位反和位移運算。
代碼第③行(a |
b)表達式是進行位或運算，結果是二進制的0b11111110（十進制是254），它的運算過程如圖7-1所示。從圖中可見，a和b按位進行或計算，只要有一個爲1，這一位就爲1，不然爲0。
代碼第④行(a &
b)是進行位與運算，結果是二進制的0b00010010（十進制是18），它的運算過程如圖7-2所示。從圖中可見，a和b按位進行與計算，只有兩位所有爲1，這一位才爲1，不然爲0。
代碼第⑤行(a \^
b)是進行位異或運算，結果是二進制的0b11101100（十進制是236），它的運算過程如圖7-3所示。從圖中可見，a和b按位進行異或計算，只有兩位相反時這一位才爲1，不然爲0。
代碼第⑥行(\~a)是按位取反運算，這個過程當中須要補碼運算，並且與計算機位數有關。筆者使用的64位機，計算結果所是
-179。
代碼第⑦行(a \>\>
2)是進行右位移2位運算，結果是二進制的0b00101100（十進制是44），它的運算過程如圖7-4所示。從圖中可見，a的低位被移除掉，高位用0補位（注意最高爲不是1，而是0，在1前面還有56個0）。
代碼第⑧行(a \<\<
2)是進行左位移2位運算，結果是二進制的0b1011001000（十進制是712），它的運算過程如圖7-5所示。從圖中可見，因爲本機是64位，因此高位不會移除掉，低位用0補位。可是須要注意若是本機是8位的，高位會被移除掉，結果是二進制的0b11001000（十進制是310）。
提示
代碼第⑩行和第⑪行是對負數進行位運算，負數也涉及到補碼運算，若是對負數位移運算不理解能夠先忽略負號當成正整數運行，而後運算出結果再加上負號。提示 有符號右移n位，至關於操做數除以2n，例如代碼第⑦行(a \>\>
2)表達式至關於(a / 22)， 178 /
4因此結果等於12。另外，左位移n位，至關於操做數乘以2n，例如代碼第⑩行(a \<\<
2)表達式至關於(a * 22)，178 * 4因此結果等於712，相似的還有代碼第⑧行。
賦值運算符
賦值運算符只是一種簡寫，通常用於變量自身的變化，例如a與其操做數進行運算結果再賦值給a，算術運算符和位運算符中的二元運算符都有對應的賦值運算符。具體說明參見表7-5。
表 7‑5 算術賦值運算符
| 運算符 | 名稱 | 例子 | 說明 |
|---|---|---|---|
| += | 加賦值 | a += b | 等價於a = a + b |
| -= | 減賦值 | a -= b | 等價於a = a - b |
| *= | 乘賦值 | a *= b | 等價於a = a * b |
| /= | 除賦值 | a /= b | 等價於a = a / b |
| %= | 取餘賦值 | a %= b | 等價於a = a % b |
| **= | 冪賦值 | a **= b | 等價於a = a ** b |
| //= | 地板除法賦值 | a //= b | 等價於a = a // b |
| &= | 位與賦值 | a &= b | 等價於a = a&b |
| |= | 位或賦值 | a |= b | 等價於a = a|b |
| \^= | 位異或賦值 | a \^= b | 等價於a = a\^b |
| \<\<= | 左移賦值 | a \<\<= b | 等價於a = a\<\<b |
| \>\>= | 右移賦值 | a \>\>= b | 等價於a = a\>\>b |
示例代碼以下：
# 代碼文件：chapter7/7.5/hello.py
a = 1
b = 2
a += b # 至關於a = a + b
print("a | b = {0}".format(a)) # 輸出結果3
a += b + 3 # 至關於 a = a + b + 3
print("a + b + 3 = {0}".format(a)) # 輸出結果7
a -= b # 至關於a = a - b
print("a - b = {0}".format(a)) # 輸出結果6
a *= b # 至關於a = a * b
print("a * b = {0}".format(a)) # 輸出結果12
a /= b # 至關於a = a / b
print("a / b = {0}".format(a)) # 輸出結果6
a %= b # 至關於a = a % b
print("a % b = {0}".format(a)) # 輸出結果0
a = 0b10110010
b = 0b01011110
a |= b
print("a | b = {0}".format(a))
a ^= b
print("a ^ b = {0}".format(a ^ b))
輸出結果以下：
a | b = 3 a + b + 3 = 8 a - b = 6 a * b = 12 a / b = 6.0 a % b = 0.0 a | b = 254 a ^ b = 254
上述例子分別對整型進行了賦值運算，具體語句再也不贅述。
其餘運算符
除了前面介紹的主要運算符，Python還有一些其餘運算符，本節先介紹其中兩個「測試」相關重要的運算符，其餘運算符會後面涉及到相關內容時再詳細介紹。這兩個「測試」運算符是：同一性測試運算符和成員測試運算符，所謂「測試」就是判斷之意，所以他們的運算結果是布爾值，他們也屬於關係運算符。
同一性測試運算符
同一性測試運算符就是測試兩個對象是否同一個對象，相似於==運算符，不一樣之處，==是測試兩個對象的內容是否相同，固然若是是同一對象==也返回True。
同一性測試運算符有兩個：is和is not，is是判斷是同一對象，is
not是判斷不是同一對象。示例代碼以下：
# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter7/7.6/ch7.6.1.py
class Person: ①
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
p1 = Person('Tony', 18)
p2 = Person('Tony', 18)
print(p1 == p2) # False
print(p1 is p2) # False
print(p1 != p2) # True
print(p1 is not p2) # True
上述代碼第①行自定義類Person，它有兩個實例變量name和age，而後建立了兩個Person對象p1和p2，他們具備相同的name和age實例變量。那麼是否能夠說p1與p2是同一個對象（p1
is p2爲True）？程序運行結果不是，由於這裏實例化了兩個Person對象（Person('Tony',
18)語句是建立對象）。
那麼p1 ==
p2爲何會返回False呢？由於==雖然是比較兩個對象的內容是否至關，可是也須要告訴對象比較的規則是什麼，是比較name仍是age？這須要在定義類時重寫eq方法，指定比較規則。修改代碼以下：
class Person:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def __eq__(self, other):
if self.name == other.name and self.age == other.age:
return True
else:
return False
p1 = Person('Tony', 18)
p2 = Person('Tony', 18)
print(p1 == p2) # True
print(p1 is p2) # False
print(p1 != p2) # False
print(p1 is not p2) # True
上述代碼重寫eq方法，其中定義了只有在name和age都同時至關時，兩個Person對象p1和p2才相等，即p1
== p2爲True。注意p1 is
p2仍是爲False的。有關類和對象等細節問題讀者想必要關心，只須要知道is和==兩種運算符的不一樣便可。
成員測試運算符
成員測試運算符能夠測試在一個序列（sequence）對象中是否包含某一個元素，成員測試運算符有兩個：in和not
in，in是測試是否包含某一個元素，not in是測試是否不包含某一個元素。
示例代碼以下：
# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter7/7.6/ch7.6.2.py
string_a = 'Hello'
print('e' in string_a) # True ①
print('ell' not in string_a) # False ②
list_a = [1, 2]
print(2 in list_a) # True ③
print(1 not in list_a) # False ④
上述代碼中第①行是判斷字符串Hello中是否包含e字符，第②行是判斷字符串Hello中是否不包含e字符串ell，這裏須要注意的是字符串本質也屬於序列，此外還有列表和元組都屬於序列，有關序列的知識會在第9章詳細介紹。
代碼第③行是判斷list_a 列表中是否包含2元素，代碼第④行是判斷list_a
列表中是否不包含1元素。
運算符優先級
在一個表達式計算過程當中，運算符的優先級很是重要。表7-6中從上到下優先級從高到低，同一行具備相同的優先級。
表 7‑6運算符優先級
| 優先級 | 運算符 | 說明 |
|---|---|---|
| 1 | () | 小括號 |
| 2 | f(參數) | 函數調用 |
| 3 | [start:end], [start:end:step] | 分片 |
| 4 | [index] | 下標 |
| 5 | . | 引用類成員 |
| 6 | ** | 冪 |
| 7 | \~ | 位反 |
| 8 | +, - | 正負號 |
| 9 | *, /, % | 乘法、除法、取餘 |
| 10 | +, - | 加法、減法 |
| 11 | \<\<, \>\> | 位移 |
| 12 | & | 位與 |
| 13 | \^ | 位異或 |
| 14 | | | 位或 |
| 15 | in, not in, is, is not, \<, \<=, \>, \>=,\<\>, !=, == | 比較 |
| 16 | not | 邏輯非 |
| 17 | and | 邏輯與 |
| 18 | or | 邏輯或 |
| 19 | lambda | Lambda表達式 |
經過表7-6所示讀者對運算符優先級有一個大致上瞭解，知道運算符優先級大致順序從高到低是：算術運算符→位運算符→關係運算符→邏輯運算符→賦值運算符。還有一些運算符尚未介紹，會在後面的逐一介紹。
本章小結
經過對本章內容的學習，讀者能夠了解到Python語言運算符，這些運算符包括：算術運算符、關係運算符、邏輯運算符、位運算符和其餘運算符。最後介紹了Python運算符優先級。
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- 1. 《Python從小白到大牛》第7章 運算符
- 2. 《Python從小白到大牛》第3章 第一個Python程序
- 3. 《Java從小白到大牛精簡版》之第6章 運算符（上）
- 4. 《Java從小白到大牛精簡版》之第6章 運算符（下）
- 5. 《Python從小白到大牛》第6章 數據類型
- 6. 《Python從小白到大牛》第9章 數據結構
- 7. 《Python從小白到大牛》第8章 控制語句
- 8. 《Python從小白到大牛》第10章 函數式編程
- 9. 《Python從小白到大牛》第1章 開篇綜述
- 10. 《Java從小白到大牛》之第9章 字符串
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每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。