python基础03_深入学习Python中的运算符号

马大胡子

已于 2023-08-10 22:14:54 修改

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分类专栏： Python学习文章标签： python 网络开发语言

于 2023-07-17 10:29:40 首次发布

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Python数据运算中的运算符详解

- Python数据运算中的运算符详解

Python数据运算中的运算符详解

在我们实际问题中，离不开数据的运算，Python为我们提供了丰富的运算符号使用，包括一般的四则运算符、比较运算符、位运算符、逻辑运算符和赋值运算符。

下面将分类对各种运算符及使用进行学习，或有漏缺，敬请谅解。

据说，在python有变量赋值运算时，之所以有把运算符号放在’='号的左边的写法，是因为可以提高执行力和优先级，例如：

i += 1   # i = i + 1
m **= 3  # m = m ** 3

也不知道真的是这样吗……咱是小白。

算术运算符

包含四则运算符和其他运算

序号	运算符号	描述	示例：a、b为任意两个数字
1	+	加法运算	a + b
2	-	减法运算	a - b
3	*	乘法运算	a * b
4	/	除法运算	a / b
5	%	取模：即两数整除之后的余数	a % b
6	**	幂运算，类似于a[^b]的运算，a为底数b为指数	a ** b
7	//	取整：两数相除后取运算结果的整数部分，也可以说是取小于商的最大整数（后边的说法对于负数取整尤其易于理解）	a // b

输入代码，观看运行情况：

# 分别指定两个变量名为a和b，并赋予不同的数值
a = 5
b = 3
# 输出上算术运算符号使用后的结果
print('a + b=',a + b)
print('a - b=',a - b)
print('a * b=',a * b)
print('a / b=',a / b)
print('a % b=',a % b)
print('a ** b=',a ** b)
print('a // b=',a // b)

# 当浮点数参与运算会发生什么情况？
print('让其中的一个数变成小数后')
a = float(a)
# 输出带有小数的运算情况
print('a + b=',a + b)
print('a - b=',a - b)
print('a * b=',a * b)
print('a / b=',a / b)
print('a % b=',a % b)
print('a ** b=',a ** b)
print('a // b=',a // b)

运行结果：

a + b= 8
a - b= 2
a * b= 15
a / b= 1.6666666666666667
a % b= 2
a ** b= 125
a // b= 1
让其中的一个数变成小数后
a + b= 8.0
a - b= 2.0
a * b= 15.0
a / b= 1.6666666666666667
a % b= 2.0
a ** b= 125.0
a // b= 1.0

这是我们会发现，

一旦运算中有浮点型数据参与，那么返回的结果也会是浮点型数
小数运算中，一般运算结果的位数是有限的，程序会自己作一些处理，这会导致在某些特别要求精度的计算中，计算结果可能出现误差

# 让7去除以3看看
print('7/3=',7 / 3)
7/3= 2.3333333333333335  #最后一个数字是5与我们想象的四舍五入不大一样

比较运算符

通过不等号’大于’、‘小于’、‘大于或等于’……等，对符号两边的数值或者表达式结果进行比较，也可以是变量，最终返回真假值，可看作是一个命题的逻辑判断或布尔运算

序号	运算符号	描述	示例，有两个任意数a和b
1	==	等于，于普通概念的等号一样	a == b
2	!=	不等于	a != b
3	>	大于	a > b
4	<	小于	a < b
5	>=	大于或等于	a >= b
6	<=	小于或等于	a <= b

输入代码运行

# 分别指定两个变量名为a和b，并赋予不同的数值
a = 7
b = 3
# 输出比较运算符号使用后的结果
print('a == b:',a == b)
print('a != b:',a != b)
print('a > b:',a > b)
print('a < b:',a < b)
print('a >= b:',a >= b)
print('a <= b:',a <= b)

# 当浮点数参与运算会发生什么情况？
print('让其中的一个数变成小数后')
c = 7.0
# 输出带有小数的运算情况
print(a == c)

运行情况：

a == b: False
a != b: True
a > b: True
a < b: False
a >= b: True
a <= b: False
让其中的一个数变成小数后
True

可见在做逻辑命题判断，为真时返回True，为假时返回False；
数字为浮点型数据时不影响其数值大小，7 == 7.0 为True

赋值运算符

Python中，变量无须定义，可以直接使用，即在使用时，可以直接把基本赋值运算符“=”右边的值赋给左边的变量，也可以进行某些运算后再赋值给左边的变量。

Python中的赋值运算符有两种形式：

基本的赋值运算符，即单个“=”，其把右边的值或运算结果赋给左边的变量；
复合的赋值运算符，即由算术运算符和“=”组合成的赋值运算符，其兼有运算和赋值的功能，如+=，相当于左边的操作数加上右边的操作数后，再赋值给左边的操作数。

序号	运算符	描述以x为变量	示例
1	=	让x的值为2	x = 2
2	+=	让x值为x + 2	x += 2
3	-=	让x值为x - 2	x -= 2
4	*=	让x值为x * 2	x *= 2
5	/=	让x值为x / 2	x /= 2
6	%=	让x值为x % 2	x %= 2
7	**=	让x值为x ** 2	x **= 2
8	//=	让x值为x // 2	x //= 2

输入代码运行

x = 2
print(x) # x的值为2
x += 2
print(x) # x的值为4
x -= 2
print(x) # x的值为2
x *= 2
print(x) # x的值为4
x /= 2
print(x) # x的值为2.0
x %= 2
print(x) # x的值为0.0
# 重新赋值x=2，之所以重新赋值x是因为之前的x值运算后为0，而0参与后边运算都为0不容易看出运行结果
x = 2
x **= 2
print(x) # x的值为4
x //= 2
print(x) # x的值为2

运行结果：

负数在取整时，需要注意取到的不是小数点左边的负整数值，而是距离计算结果最近的左边那个负整数，比如 -13/3=-4.3333……，这时候对-4.33333……取整得到的数不是-4而是-5。（我们取的整数是比商小的最大整数）

-13//3  #执行
-5      #返回-5

赋值运算是把右边值赋予左边变量，所以顺序是从右到左的。

逻辑运算符

逻辑运算符是进行逻辑判断时使用的符号，一般我们说由逻辑运算符构成的语句是一句联合语句，如果设定两个单命题分别为p和q的话，那么有三种语式：

p and q
p or q
not p 或 not q

p、q可以是数值和字符串，也可以是表达式和函数

序号	运算符号	描述
1	and	p and q，如果p和q都为真时，返回True，其他情况返回False。
2	or	p and q，如果p和q都为假时，返回False，其他情况返回True。
3	not	not p 或 not q，返回p或q的反向值，即原命题为真，返回False，原命题为假，返回True。

示例运行及返回值列表

序号	指令	前后判断值	逻辑判断结果	返回值
1	`print(2 < 3 and 3 < 5)`	真真	True	True	表达式 and 表达式
7	`print(2 < 3 and 5)`	真真	True	5	表达式 and 非零
8	`print(5 and 2 < 3 )`	真真	True	True	非零 and 表达式
11	`print(3 and 5)`	真真	True	5	非零 and 非零
12	`print(5 and 3)`	真真	True	3	非零 and 非零
15	`print('abc' and '我的天')`	真真	True	我的天	字符 and 字符
16	`print('我的天' and 'abc')`	真真	True	abc	字符 and 字符
6	`print(3 > 5 and 0)`	假假	False	False	表达式 and 0
5	`print(0 and 3 > 5)`	假假	False	0	0 and 表达式
3	`print(5 and 3 > 5)`	真假	False	False	非零 and 表达式
2	`print(2 < 3 and 3 > 5)`	真假	False	False	表达式 and 表达式
9	`print(2 < 3 and 0)`	真假	False	0	表达式 and 0
13	`print(5 and 0)`	真假	False	0	非零 and 0
18	`print('abc' and '')`	真假	False	空	字符 and 空
4	`print(3 > 5 and 5)`	假真	False	False	表达式 and 非零
17	`print('' and 'abc')`	假真	False	空	空 and 字符
14	`print(0 and 5)`	假真	False	0	0 and 非零
10	`print(0 and 2 < 3 )`	假真	False	0	0 and 表达式

通过上述对比，大概可以知道，在and联句中，有四种组成判断，同样的or也是，具体的取值情况如下：

and的取值

真真：返回and右侧值
假假：返回and左侧值
真假：返回其中的假值
假真：返回其中的假值

看似复杂，其实是python在逻辑用语判断时，采用了一个称为“短路问题”的原理，大概如下图：

在这里插入图片描述

or的取值

假假：返回or右侧值
真真：返回or左侧值
真假：返回其中的真值
假真：返回其中的真值

or也存在短路问题：

在这里插入图片描述

not的取值

not中，只有一种情况，即返回与原值相反的布尔值

特别强调在and、or和not的使用中一定要注意

True：代表真，代表所有非空字符串，代表所有非零数
False：代表假，代表空字符串，代表数值0
True和False的本质是数字0和1，所以可以把两者当作数值进行计算

位运算符

主要是一些二级制的计算符号，在一些基础网络配置和计算中经常会用到，也比较简单

序号	运算符	描述
1	& 与运算	二进制计算中，参加运算的两个二进制数，对位比较，只有1对1得1，其他为0
2	\| 或运算	二进制计算中，参加运算的两个二进制数，对位比较，只有0对0得0，其他为1
3	^ 异或运算	二进制计算中，参加运算的两个二进制数，对应的两个二进制位不同时，结果为1，否则为0
4¹	~ 取反运算	该运算是单操作数运算符，即其只需要一个操作数参与运算。运算时，二进制数上的每位取反，即1变为0, 0变为1
5	<< 左移运算	其形式为：m<<n。按位左移运算，m对应的二进制数的每位向左移动n位，后面补0，简单说也就是说，一个整数左移n位相当于这个数 m × 2²
6	>> 右移运算	其形式为：m >> n。即m对应的二进制数每位向右移动n位，移出的二进制数字去掉，最左边空出的变为0。即每向右移动1位，相当于原数除以2，只保留整数部分；移动n位，相当于原数除以2³，只保留整数部分。

代码示例：（略）

运算符的优先级

这是一个比较烦人的问题，一般遵循的规律我还没学到，只是大概了解，基本上用到时按习惯先看看结果是否符合，不符合在通过（）进行调整

以下列出的运算符优先级：从高到低

序号	运算符	描述
1	**	幂运算（优先级最高）
2	~	按位取反
3	* , / , %, //	乘、除、取余、取整
4	+ , -	加、减
5	>> , <<	右移、左移
6	&	按位与
7	^ ,\|	按位异或、按位或
8	< , > , <= , >=	小于、大于、小于或等于、大于或等于
9	== , !=	等于、不等于
10	= , += , -= , = , /= , *= , %= , //=	赋值运算符
11	is , is not	是、不是
12	in , not in	在、不在
13	not , and , or	逻辑运算符