Python3 开发入门 —— 第四讲(运算符)

Python3 开发入门 —— 第一讲(输入、输出、代码注释)

Python 运算符 运算符用于对操作数进行运算,是编程语言不可缺少的一部分。

Python 中基本的运算符包括

  • 算术运算符(+,-,*,/,%,**,//)

  • 比较(关系)运算符(==,!=,<>,<,>,<=,>=)

  • 赋值运算符(=,+=,-=,*=,/=,%=,**=,//=)

  • 位运算符(&,|,^,~,<<,>>)

  • 逻辑运算符(and,or,not)

  • 成员运算符(in,not in)

  • 身份运算符(is,is not)

1、运算符

1.1 算数运算符

运算符描述实例
+加 - 两个对象相加a + b 输出结果 30
-减 - 得到负数或是一个数减去另一个数a - b 输出结果 -10
*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 200
/除 - x除以yb / a 输出结果 2
%取模 - 返回除法的余数b % a 输出结果 0
**幂 - 返回x的y次幂a**b 为10的20次方, 输出结果 100000000000000000000
//取整除 - 返回商的整数部分9//2 输出结果 4 , 9.0//2.0 输出结果 4.0

注意:对于除法运算(/),在 Python2 版本中,若运算符两边的操作数都是整数,则进行的是整除运算,若有一个操作数是浮点数,则进行数学上常规的除法运算。

在 Python3 版本中,不论操作数是整数还是浮点数,除法运算符都进行的是浮点数运算,只有整除运算符(//)进行的是整除运算。 

1.2 关系运算符

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. 
<>不等于 - 比较两个对象是否不相等(a <> b) 返回 true。这个运算符类似 != 。
>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。

注意:Pytynn3.6 不再支持<>运算符

1.3 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

源码示例

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
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)

输出
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

1.4 位运算符

按位运算符是把数字看作二进制来进行计算的。

下表中变量 a 为 60,b 为 13,二进制格式如下:

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 (~a ) 输出结果 -61 ,二进制解释: 1100 0011(计算机中负数是用对应正数的补码表示的)
<<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(在数字没有溢出的前提下, 对于正数和负数,左移 n 位就相 当于乘以 2 的 n 次方)
>>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(右移 n 位相当于除以 2 的 n 次方,余数舍去)

注意bin()函数和format()函数的使用,bin()可以将数字转为二进制形式,而format()提供了多种格式的转换。

>>> x = 10
>>> bin(x)
'0b1010'
>>> format(x, 'b')
'1010'
>>>

位运算是比较重要的运算符,虽然我们平常使用的不是特别多,但是有些情况下使用位运算能大大提高程序的运行效率。

关于原码,反码,补码的知识,可以参考博文:源码、反码、补码详解

源码示例

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)

输出
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

1.5 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
andx and y布尔"与" - 如果 x 为 False,x and y 返回 False,否则它返回 y 的计算值。(a and b) 返回 20。
orx or y布尔"或" - 如果 x 是非 0,它返回 x 的值,否则它返回 y 的计算值。(a or b) 返回 10。
notnot 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

1.6 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。

源码示例

>>> a=5
>>> b=10 
>>> list = [1,2,3,4,5,6]
>>> a in list
True
>>> a=8
>>> a in list
False
>>> b not in list
True
>>>

1.7 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
isis 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 notis 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(a) != id(b)。如果引用的不是同一个对象则返回结果 True,否则返回 False。 

id()函数

注: id() 函数用于获取对象内存地址。

语法:id([object])

>>> x="chengxumiao"
>>> y="chengxumiao"
>>> id(x)
4323026352
>>> id(y)
4323026352
>>> x==y
True

源码示例

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 ( a is not b ):
   print("2 - a 和 b 没有相同的标识")
else:
   print("2 - a 和 b 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")
   
   
输出
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。

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:

运算符描述
**指数 (最高优先级)
~ + -按位翻转, 一元加号和减号 (最后两个的方法名为 +@ 和 -@)
* / % //乘,除,取模和取整除
+ -加法减法
>> <<右移,左移运算符
&位 'AND'
^ |位运算符
<= < > >=比较运算符
== !=等于运算符
= %= /= //= -= += *= **=赋值运算符
is is not身份运算符
in not in成员运算符
not or and逻辑运算符

问题笔记

python中会为每个出现的对象分配内存,哪怕他们的值完全相等(注意是相等不是相同)。如执行a=2.0,b=2.0这两个语句时会先后为2.0这个Float类型对象分配内存,然后将a与b分别指向这两个对象。所以a与b指向的不是同一对象:

a=2.0
b=2.0
a is b # 结果为False
a == b # 结果为True

但是为了提高内存利用效率对于一些简单的对象,如一些数值较小的int对象,python采取重用对象内存的办法,如指向a=2,b=2时,由于2作为简单的int类型且数值小,python不会两次为其分配内存,而是只分配一次,然后将a与b同时指向已分配的对象:

a=2
b=2
a is b # 结果为True
a == b # 结果为True

如但果赋值的不是2而是大的数值,情况就跟前面的一样了:

a=3000
b=3000
a is b # 结果为False
a == b # 结果为True

这里is==类似编译原理中传值与传地址。又或者说是is只是传递的指针,判断是否指向同一个地址块,这样is两边的参数指向内存中同个地址块,毕竟我家电视跟你电视不是同一个东西。而==则是仅仅判断值相同

如果变量写在同一行,将会指向同一个对象

>>> a=300; b=300;   # 写在同一行
>>> a is b
True
>>> b is a
True
>>> a == b
True
>>> 

>>> c = 300   # 写在不同一行
>>> d = 300   # 写在不同一行
>>> c is d
False
>>> c == d
True
>>>



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