# Python 运算符 ## 学习目标 - 掌握 Python 的七种运算符类别 - 理解运算符优先级 - 学会在实际编程中灵活运用各种运算符 --- ## 一、运算符概览 Python 提供了丰富的运算符，主要分为以下七类： | 类别 | 运算符 | 示例 | |------|--------|------| | 算术运算符 | `+` `-` `*` `/` `//` `%` `**` | `a + b` | | 比较运算符 | `==` `!=` `>` `<` `>=` `<=` | `a > b` | | 赋值运算符 | `=` `+=` `-=` `*=` `/=` 等 | `a += 1` | | 逻辑运算符 | `and` `or` `not` | `a and b` | | 位运算符 | `&` `\|` `^` `~` `<<` `>>` | `a & b` | | 成员运算符 | `in` `not in` | `x in list` | | 身份运算符 | `is` `is not` | `a is b` | --- ## 二、算术运算符 ```python a = 17 b = 5 print(f"a = {a}, b = {b}") print(f"a + b = {a + b}") # 加法: 22 print(f"a - b = {a - b}") # 减法: 12 print(f"a * b = {a * b}") # 乘法: 85 print(f"a / b = {a / b}") # 除法: 3.4（总是返回 float） print(f"a // b = {a // b}") # 整除: 3（向下取整） print(f"a % b = {a % b}") # 取模: 2 print(f"a ** b = {a ** b}") # 幂运算: 1419857 ``` ### 特殊除法示例 ```python # 负数整除（向负无穷取整） print(-17 // 5) # -4 print(17 // -5) # -4 # divmod() 同时获取商和余数 print(divmod(17, 5)) # (3, 2) # 混合运算类型 print(5 + 3.0) # 8.0（int + float = float） ``` --- ## 三、比较运算符 ```python x = 10 y = 20 print(x == y) # False（等于） print(x != y) # True（不等于） print(x > y) # False（大于） print(x < y) # True（小于） print(x >= 10) # True（大于等于） print(x <= 9) # False（小于等于） ``` ### 链式比较 ```python # Python 支持链式比较，等价于 0 < x and x < 100 x = 50 print(0 < x < 100) # True print(0 < x < 30) # False print(100 > x > 25) # True ``` ### 字符串比较 ```python # 按字典序（Unicode 码点）比较 print("apple" < "banana") # True print("Z" > "a") # False（大写字母 Unicode 码小于小写） print("abc" == "abc") # True ``` --- ## 四、赋值运算符 ```python x = 10 # 基本赋值 x += 5 # x = x + 5，x 变为 15 x -= 3 # x = x - 3，x 变为 12 x *= 2 # x = x * 2，x 变为 24 x /= 4 # x = x / 4，x 变为 6.0 x //= 2 # x = x // 2，x 变为 3.0 x %= 2 # x = x % 2，x 变为 1.0 print(x) # 1.0 ``` ### 海象运算符（:=）Python 3.8+ ```python # 在表达式内部赋值 n = 10 if (m := n * 2) > 15: print(f"m = {m}") # m = 20 # 在 while 中使用 while (line := input("输入 (q 退出): ")) != "q": print(f"你输入了: {line}") ``` ### 多重赋值与序列解包 ```python # 同时赋值多个变量 a, b, c = 1, 2, 3 print(a, b, c) # 1 2 3 # 交换变量 x, y = 10, 20 x, y = y, x # 无需临时变量 print(x, y) # 20 10 # 带 * 的解包 first, *rest = [1, 2, 3, 4, 5] print(first) # 1 print(rest) # [2, 3, 4, 5] ``` --- ## 五、逻辑运算符 ```python a = True b = False print(a and b) # False（全真为真） print(a or b) # True（有真为真） print(not a) # False（取反） ``` ### 短路求值 ```python # and：左边为 False，直接返回左边值，不计算右边 def side_effect(): print("副作用执行了") return True result = False and side_effect() # 不会调用 side_effect() print(result) # False # or：左边为 True，直接返回左边值 result = True or side_effect() # 不会调用 side_effect() print(result) # True ``` ### 非布尔值的逻辑运算 ```python # and 返回第一个为假的值，或最后一个值 print(3 and 5) # 5 print(0 and 5) # 0 print("hello" and []) # [] # or 返回第一个为真的值 print(3 or 5) # 3 print(0 or 5) # 5 print("" or "hello") # "hello" # 实用技巧：设置默认值 name = "" or "匿名" print(name) # 匿名 ``` --- ## 六、位运算符 ```python a = 0b1010 # 10 b = 0b1100 # 12 print(f"a = {a} ({bin(a)})") print(f"b = {b} ({bin(b)})") print(f"a & b = {a & b} ({bin(a & b)})") # 按位与: 8 (0b1000) print(f"a | b = {a | b} ({bin(a | b)})") # 按位或: 14 (0b1110) print(f"a ^ b = {a ^ b} ({bin(a ^ b)})") # 按位异或: 6 (0b0110) print(f"~a = {~a} ({bin(~a)})") # 按位取反: -11 print(f"a << 2 = {a << 2} ({bin(a << 2)})") # 左移: 40 (0b101000) print(f"a >> 2 = {a >> 2} ({bin(a >> 2)})") # 右移: 2 (0b10) ``` ### 位运算实用场景 ```python # 判断奇偶 n = 7 print("奇数" if n & 1 else "偶数") # 奇数 # 交换两个数（不使用临时变量） x, y = 10, 20 x = x ^ y y = x ^ y x = x ^ y print(x, y) # 20 10 # 权限控制（使用位标志） READ = 4 # 0b100 WRITE = 2 # 0b010 EXECUTE = 1 # 0b001 permission = READ | WRITE # 读写权限 print(permission) # 6 print(bool(permission & READ)) # True（有读权限） print(bool(permission & EXECUTE)) # False（无执行权限） ``` --- ## 七、成员运算符 ```python # 列表 fruits = ["apple", "banana", "cherry"] print("apple" in fruits) # True print("grape" not in fruits) # True # 字符串 print("Py" in "Python") # True print("xyz" not in "abc") # True # 字典（判断 key） user = {"name": "Alice", "age": 25} print("name" in user) # True print("Alice" in user) # False（不是判断 value） print("Alice" in user.values()) # True ``` --- ## 八、身份运算符 ```python # is 判断是否是同一个对象（内存地址相同） a = [1, 2, 3] b = a c = [1, 2, 3] print(a is b) # True（同一对象） print(a is c) # False（值相同，但不是同一对象） print(a == c) # True（值相等） # 小整数缓存（-5 ~ 256） x = 100 y = 100 print(x is y) # True（缓存复用） m = 1000 n = 1000 print(m is n) # False（大整数不缓存） # None 判断必须用 is value = None print(value is None) # True print(value is not None) # False ``` --- ## 九、运算符优先级 从高到低排列： | 优先级 | 运算符 | |--------|--------| | 1（最高）| `()` 括号 | | 2 | `**` 幂运算 | | 3 | `+x` `-x` `~x` 正负、按位取反 | | 4 | `*` `/` `//` `%` `@` | | 5 | `+` `-` | | 6 | `<<` `>>` | | 7 | `&` | | 8 | `^` | | 9 | `\|` | | 10 | `==` `!=` `>` `<` `>=` `<=` `is` `in` 等 | | 11 | `not` | | 12 | `and` | | 13（最低）| `or` | ```python # 优先级示例 result = 2 + 3 * 4 # 14（先乘后加） result = (2 + 3) * 4 # 20（括号优先） result = 2 ** 3 ** 2 # 512（从右到左: 2^(3^2) = 2^9） result = not True or False and True # False（not > and > or） ``` --- ## 十、综合示例 ```python """ 简易计算器程序 """ print("=" * 30) print(" 简 易 计 算 器") print("=" * 30) num1 = float(input("请输入第一个数: ")) operator = input("请输入运算符 (+ - * / // % **): ") num2 = float(input("请输入第二个数: ")) if operator == "+": result = num1 + num2 elif operator == "-": result = num1 - num2 elif operator == "*": result = num1 * num2 elif operator == "/": result = num1 / num2 elif operator == "//": result = num1 // num2 elif operator == "%": result = num1 % num2 elif operator == "**": result = num1 ** num2 else: result = None print("无效的运算符") if result is not None: print(f"\n结果: {num1} {operator} {num2} = {result}") ``` --- ## 小结 - 算术运算符：`+` `-` `*` `/` `//` `%` `**` - 比较运算符支持链式写法，如 `0 < x < 100` - 赋值运算符支持复合形式，如 `+=` `*=`，以及海象运算符 `:=` - 逻辑运算符具有短路求值特性 - `is` 判断对象身份，`==` 判断值相等 - 不确定优先级时，使用括号 `()` 明确表达意图 --- ## 练习 1. 输入一个年份，判断是否为闰年（能被 4 整除但不能被 100 整除，或能被 400 整除）。 2. 使用位运算符实现：判断一个数的第 n 位是否为 1。 3. 输入三个数，输出其中的最大值和最小值（不使用 `max()` / `min()`）。 4. 解释 `a is b` 和 `a == b` 的区别，并举例说明。