Python 3 运算符

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什么是运算符？

本章节主要说明 Python 的运算符。

举个简单的例子:

4 + 5 = 9

例子中，4 和 5 被称为操作数，+ 称为运算符。

Python 语言支持以下类型的运算符:

算术运算符
比较（关系）运算符
赋值运算符
逻辑运算符
位运算符
成员运算符
身份运算符
运算符优先级

接下来让我们一个个来学习Python的运算符。

Python算术运算符

以下假设变量 a=10，变量 b=21：

运算符

描述

实例

加 - 两个对象相加

a + b 输出结果 31

减 - 得到负数或是一个数减去另一个数

a - b 输出结果 -11

乘 - 两个数相乘或是返回一个被重复若干次的字符串

a * b 输出结果 210

除 - x 除以 y

b / a 输出结果 2.1

取模 - 返回除法的余数

b % a 输出结果 1

幂 - 返回x的y次幂

a**b 为10的21次方

取整除 - 往小的方向取整数

>>> 9//2
4
>>> -9//2
-5

以下实例演示了Python所有算术运算符的操作：

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3
 
a = 21
b = 10
c = 0
 
c = a + b
print ("1 - c 的值为：", c)
 
c = a - b
print ("2 - c 的值为：", c)
 
c = a * b
print ("3 - c 的值为：", c)
 
c = a / b
print ("4 - c 的值为：", c)
 
c = a % b
print ("5 - c 的值为：", c)
 
# 修改变量 a 、b 、c
a = 2
b = 3
c = a**b 
print ("6 - c 的值为：", c)
 
a = 10
b = 5
c = a//b 
print ("7 - c 的值为：", c)

以上实例输出结果：

1 - c 的值为： 31
2 - c 的值为： 11
3 - c 的值为： 210
4 - c 的值为： 2.1
5 - c 的值为： 1
6 - c 的值为： 8
7 - c 的值为： 2

Python 比较运算符

以下假设变量 a 为 10，变量 b 为20：

运算符	描述	实例
==	等于 - 比较对象是否相等	(a == b) 返回 False。
!=	不等于 - 比较两个对象是否不相等	(a != b) 返回 True。
>	大于 - 返回x是否大于y	(a > b) 返回 False。
<	小于 - 返回x是否小于y。所有比较运算符返回1表示真，返回0表示假。这分别与特殊的变量True和False等价。注意，这些变量名的大写。	(a < b) 返回 True。
>=	大于等于 - 返回x是否大于等于y。	(a >= b) 返回 False。
<=	小于等于 - 返回x是否小于等于y。	(a <= b) 返回 True。

以下实例演示了Python所有比较运算符的操作：

实例

#!/usr/bin/python3
 
a = 21
b = 10
c = 0
 
if ( a == b ):
   print ("1 - a 等于 b")
else:
   print ("1 - a 不等于 b")
 
if ( a != b ):
   print ("2 - a 不等于 b")
else:
   print ("2 - a 等于 b")
 
if ( a < b ):
   print ("3 - a 小于 b")
else:
   print ("3 - a 大于等于 b")
 
if ( a > b ):
   print ("4 - a 大于 b")
else:
   print ("4 - a 小于等于 b")
 
# 修改变量 a 和 b 的值
a = 5
b = 20
if ( a <= b ):
   print ("5 - a 小于等于 b")
else:
   print ("5 - a 大于  b")
 
if ( b >= a ):
   print ("6 - b 大于等于 a")
else:
   print ("6 - b 小于 a")

以上实例输出结果：

实例

1 - a 不等于 b
2 - a 不等于 b
3 - a 大于等于 b
4 - a 大于 b
5 - a 小于等于 b
6 - b 大于等于 a

Python赋值运算符

以下假设变量a为10，变量b为20：

运算符

描述

实例

简单的赋值运算符

c = a + b 将 a + b 的运算结果赋值为 c

加法赋值运算符

c += a 等效于 c = c + a

减法赋值运算符

c -= a 等效于 c = c - a

乘法赋值运算符

c *= a 等效于 c = c * a

除法赋值运算符

c /= a 等效于 c = c / a

取模赋值运算符

c %= a 等效于 c = c % a

**=

幂赋值运算符

c **= a 等效于 c = c ** a

//=

取整除赋值运算符

c //= a 等效于 c = c // a

海象运算符，这个运算符的主要目的是在表达式中同时进行赋值和返回赋值的值。Python3.8 版本新增运算符。

在这个示例中，赋值表达式可以避免调用 len() 两次:

if (n := len(a)) > 10:
    print(f"List is too long ({n} elements, expected <= 10)")

以下实例演示了Python所有赋值运算符的操作：

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3
 
a = 21
b = 10
c = 0
 
c = a + b
print ("1 - c 的值为：", c)
 
c += a
print ("2 - c 的值为：", c)
 
c *= a
print ("3 - c 的值为：", c)
 
c /= a 
print ("4 - c 的值为：", c)
 
c = 2
c %= a
print ("5 - c 的值为：", c)
 
c **= a
print ("6 - c 的值为：", c)
 
c //= a
print ("7 - c 的值为：", c)

以上实例输出结果：

实例

1 - c 的值为： 31
2 - c 的值为： 52
3 - c 的值为： 1092
4 - c 的值为： 52.0
5 - c 的值为： 2
6 - c 的值为： 2097152
7 - c 的值为： 99864

在 Python 3.8 及更高版本中，引入了一种新的语法特性，称为"海象运算符"（Walrus Operator），它使用 := 符号。这个运算符的主要目的是在表达式中同时进行赋值和返回赋值的值。

使用海象运算符可以在一些情况下简化代码，尤其是在需要在表达式中使用赋值结果的情况下。这对于简化循环条件或表达式中的重复计算很有用。

下面是一个简单的实例，演示了海象运算符的使用：

实例

# 传统写法
n = 10if n > 5:
    print(n)

# 使用海象运算符
if (n := 10) > 5:
    print(n)

if (n := 10) > 5:：这是使用海象运算符（:=）的写法。海象运算符在表达式中进行赋值操作。
- (n := 10)：将变量 n 赋值为 10，同时返回这个赋值结果。
- > 5：检查赋值后的 n 是否大于 5。如果条件为真，则执行接下来的代码块。
print(n)：如果条件为真，打印变量 n 的值（即 10）。

海象运算符的优点：

运算符海象（:=）允许在表达式内部进行赋值，这可以减少代码的重复，提高代码的可读性和简洁性。
在上述例子中，传统写法需要单独一行来赋值 n，然后在 if 语句中进行条件检查。而使用海象运算符的写法可以在 if 语句中直接进行赋值和条件检查。

Python位运算符

按位运算符是把数字看作二进制来进行计算的。Python中的按位运算法则如下：

下表中变量 a 为 60，b 为 13二进制格式如下：

实例

a = 0011 1100

b = 0000 1101

-----------------

a&b = 0000 1100

a|b = 0011 1101

a^b = 0011 0001

~a  = 1100 0011

运算符	描述	实例
&	按位与运算符：参与运算的两个值,如果两个相应位都为1,则该位的结果为1,否则为0	(a & b) 输出结果 12 ，二进制解释： 0000 1100
\|	按位或运算符：只要对应的二个二进位有一个为1时，结果位就为1。	(a \| b) 输出结果 61 ，二进制解释： 0011 1101
^	按位异或运算符：当两对应的二进位相异时，结果为1	(a ^ b) 输出结果 49 ，二进制解释： 0011 0001
~	按位取反运算符：对数据的每个二进制位取反,即把1变为0,把0变为1。~x 类似于 -x-1	(~a ) 输出结果 -61 ，二进制解释： 1100 0011，在一个有符号二进制数的补码形式。
<<	左移动运算符：运算数的各二进位全部左移若干位，由"<<"右边的数指定移动的位数，高位丢弃，低位补0。	a << 2 输出结果 240 ，二进制解释： 1111 0000
>>	右移动运算符：把">>"左边的运算数的各二进位全部右移若干位，">>"右边的数指定移动的位数	a >> 2 输出结果 15 ，二进制解释： 0000 1111

以下实例演示了Python所有位运算符的操作：

实例

#!/usr/bin/python3
 
a = 60            # 60 = 0011 1100 
b = 13            # 13 = 0000 1101 
c = 0
 
c = a & b        # 12 = 0000 1100
print ("1 - c 的值为：", c)
 
c = a | b        # 61 = 0011 1101 
print ("2 - c 的值为：", c)
 
c = a ^ b        # 49 = 0011 0001
print ("3 - c 的值为：", c)
 
c = ~a           # -61 = 1100 0011
print ("4 - c 的值为：", c)
 
c = a << 2       # 240 = 1111 0000
print ("5 - c 的值为：", c)
 
c = a >> 2       # 15 = 0000 1111
print ("6 - c 的值为：", c)

以上实例输出结果：

实例

1 - c 的值为： 12
2 - c 的值为： 61
3 - c 的值为： 49
4 - c 的值为： -61
5 - c 的值为： 240
6 - c 的值为： 15

Python逻辑运算符

Python语言支持逻辑运算符，以下假设变量 a 为 10, b为 20:

运算符	逻辑表达式	描述	实例
and	x and y	布尔"与" - 如果 x 为 False，x and y 返回 x 的值，否则返回 y 的计算值。	(a and b) 返回 20。
or	x or y	布尔"或" - 如果 x 是 True，它返回 x 的值，否则它返回 y 的计算值。	(a or b) 返回 10。
not	not x	布尔"非" - 如果 x 为 True，返回 False 。如果 x 为 False，它返回 True。	not(a and b) 返回 False

以上实例输出结果：

实例

#!/usr/bin/python3
 
a = 10
b = 20
 
if ( a and b ):
   print ("1 - 变量 a 和 b 都为 true")
else:
   print ("1 - 变量 a 和 b 有一个不为 true")
 
if ( a or b ):
   print ("2 - 变量 a 和 b 都为 true，或其中一个变量为 true")
else:
   print ("2 - 变量 a 和 b 都不为 true")
 
# 修改变量 a 的值
a = 0
if ( a and b ):
   print ("3 - 变量 a 和 b 都为 true")
else:
   print ("3 - 变量 a 和 b 有一个不为 true")
 
if ( a or b ):
   print ("4 - 变量 a 和 b 都为 true，或其中一个变量为 true")
else:
   print ("4 - 变量 a 和 b 都不为 true")
 
if not( a and b ):
   print ("5 - 变量 a 和 b 都为 false，或其中一个变量为 false")
else:
   print ("5 - 变量 a 和 b 都为 true")

以上实例输出结果：

实例

1 - 变量 a 和 b 都为 true
2 - 变量 a 和 b 都为 true，或其中一个变量为 true
3 - 变量 a 和 b 有一个不为 true
4 - 变量 a 和 b 都为 true，或其中一个变量为 true
5 - 变量 a 和 b 都为 false，或其中一个变量为 false

Python成员运算符

除了以上的一些运算符之外，Python还支持成员运算符，测试实例中包含了一系列的成员，包括字符串，列表或元组。

运算符	描述	实例
in	如果在指定的序列中找到值返回 True，否则返回 False。	x 在 y 序列中 , 如果 x 在 y 序列中返回 True。
not in	如果在指定的序列中没有找到值返回 True，否则返回 False。	x 不在 y 序列中 , 如果 x 不在 y 序列中返回 True。

以下实例演示了Python所有成员运算符的操作：

实例

#!/usr/bin/python3
 
a = 10
b = 20
list = [1, 2, 3, 4, 5 ]
 
if ( a in list ):
   print ("1 - 变量 a 在给定的列表中 list 中")
else:
   print ("1 - 变量 a 不在给定的列表中 list 中")
 
if ( b not in list ):
   print ("2 - 变量 b 不在给定的列表中 list 中")
else:
   print ("2 - 变量 b 在给定的列表中 list 中")
 
# 修改变量 a 的值
a = 2
if ( a in list ):
   print ("3 - 变量 a 在给定的列表中 list 中")
else:
   print ("3 - 变量 a 不在给定的列表中 list 中")

以上实例输出结果：

实例

1 - 变量 a 不在给定的列表中 list 中
2 - 变量 b 不在给定的列表中 list 中
3 - 变量 a 在给定的列表中 list 中

Python身份运算符

身份运算符用于比较两个对象的存储单元

运算符	描述	实例
is	is 是判断两个标识符是不是引用自一个对象	x is y, 类似 id(x) == id(y) , 如果引用的是同一个对象则返回 True，否则返回 False
is not	is not 是判断两个标识符是不是引用自不同对象	x is not y ，类似 id(x) != id(y)。如果引用的不是同一个对象则返回结果 True，否则返回 False。

身份运算符用于比较两个对象的存储单元

注： id() 函数用于获取对象内存地址。

以下实例演示了Python所有身份运算符的操作：

#!/usr/bin/python3
 
a = 20
b = 20
 
if ( a is b ):
   print ("1 - a 和 b 有相同的标识")
else:
   print ("1 - a 和 b 没有相同的标识")
 
if ( id(a) == id(b) ):
   print ("2 - a 和 b 有相同的标识")
else:
   print ("2 - a 和 b 没有相同的标识")
 
# 修改变量 b 的值
b = 30
if ( a is b ):
   print ("3 - a 和 b 有相同的标识")
else:
   print ("3 - a 和 b 没有相同的标识")
 
if ( a is not b ):
   print ("4 - a 和 b 没有相同的标识")
else:
   print ("4 - a 和 b 有相同的标识")

以上实例输出结果：

实例

1 - a 和 b 有相同的标识
2 - a 和 b 有相同的标识
3 - a 和 b 没有相同的标识
4 - a 和 b 没有相同的标识

is 与 == 区别：

is 用于判断两个变量引用对象是否为同一个， == 用于判断引用变量的值是否相等。

>>>a = [1, 2, 3]
>>> b = a
>>> b is a 
True
>>> b == a
True
>>> b = a[:]
>>> b is a
False
>>> b == a
True

Python运算符优先级

以下表格列出了从最高到最低优先级的所有运算符，相同单元格内的运算符具有相同优先级。运算符均指二元运算，除非特别指出。相同单元格内的运算符从左至右分组（除了幂运算是从右至左分组）：

运算符	描述
`(expressions...)`, `[expressions...]`, `{key: value...}`, `{expressions...}`	圆括号的表达式
`x[index]`, `x[index:index]`, `x(arguments...)`, `x.attribute`	读取，切片，调用，属性引用
await x	await 表达式
`**`	乘方(指数)
`+x`, `-x`, `~x`	正，负，按位非 NOT
`*`, `@`, `/`, `//`, `%`	乘，矩阵乘，除，整除，取余
`+`, `-`	加和减
`<<`, `>>`	移位
`&`	按位与 AND
`^`	按位异或 XOR
`\|`	按位或 OR
`in`,`not in`, `is`,`is not`, `<`, `<=`, `>`, `>=`, `!=`, `==`	比较运算，包括成员检测和标识号检测
`not x`	逻辑非 NOT
`and`	逻辑与 AND
`or`	逻辑或 OR
`if` -- `else`	条件表达式
`lambda`	lambda 表达式
`:=`	赋值表达式

以下实例演示了Python所有运算符优先级的操作：

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3
 
a = 20
b = 10
c = 15
d = 5
e = 0
 
e = (a + b) * c / d       #( 30 * 15 ) / 5
print ("(a + b) * c / d 运算结果为：",  e)
 
e = ((a + b) * c) / d     # (30 * 15 ) / 5
print ("((a + b) * c) / d 运算结果为：",  e)
 
e = (a + b) * (c / d)    # (30) * (15/5)
print ("(a + b) * (c / d) 运算结果为：",  e)
 
e = a + (b * c) / d      #  20 + (150/5)
print ("a + (b * c) / d 运算结果为：",  e)

以上实例输出结果：

(a + b) * c / d 运算结果为： 90.0
((a + b) * c) / d 运算结果为： 90.0
(a + b) * (c / d) 运算结果为： 90.0
a + (b * c) / d 运算结果为： 50.0

and 拥有更高优先级:

x = True
y = False
z = False
 
print("情况1：默认优先级（先算and）")
if x or y and z:  # 等同于 x or (y and z)
    print("yes")  # 会输出
else:
    print("no")
 
print("\n情况2：强制改变优先级（先算or）")
if (x or y) and z:  # 人为添加括号改变顺序
    print("yes")  # 不会输出
else:
    print("no")  # 会输出

以上实例先计算 y and z 并返回 False ，然后 x or False 返回 True，输出结果：

情况1：默认优先级（先算and）
yes

情况2：强制改变优先级（先算or）
no

注意：Python3 已不支持 <> 运算符，可以使用 != 代替，如果你一定要使用这种比较运算符，可以使用以下的方式：

>>> from __future__ import barry_as_FLUFL
>>> 1 <> 2
True

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