Python中的运算符介绍(下)

本文详细讲解了Python中的位运算符,包括位与(&amp;), 位或(|), 异或(^), 位反(~), 左移(<<)和右移(>>),并通过实际例子演示如何在二进制计算中运用。还提供了位运算符的优先级和两个实战练习题。适合进一步理解数字在计算机中的二进制表示和操作。
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上篇文章中已经介绍了python中的一些常见的运算符的操作,今天介绍上次遗留的一个运算符:位运算符。在学习位运算符之前,需要先了解一下二进制的相关概念。

二进制

在计算机中,只会识别0和1的二进制数据,位运算符就是把数值都当做二进制来进行计算。

要想了解位运算符,首先要了解一下二进制的基本概念和与其他进制之间的转换关系。

在二进制表示的数值里面,只会有0和1的数字出现,那么我们现在看一下二进制数10001111转换为十进制数是怎么转换的呢?

10001111 = 1*2^7+0*2^6+0*2^5+0*2^4+1*2^3+1*2^2+1*2^1+1*2^0=143

可能有的朋友没看懂上面的计算公式是什么意思,其实就是将2进制的每一个数都乘以2的n次方,然后将加结果相加。其中n代表的是二进制中从右往左数,坐标从0开始,每一个数字所在的位置。

关于二进制的加减乘除的计算,在百度百科中有详细的介绍,感兴趣的可以自己搜索。

位运算符

位运算符以及对应的描述如下所示:

  • & 位与:都为1,结果才为1

  • | 位或: 只要有一个为1,结果就为1

  • ^ 异或 :两个值不同时,结果为1

  • ~ 位反:即按位取反,1变0,0变为1

要注意负数要采用补码表示,补码转原码的方式:最高位不变,其余取反然后加1

  • << 左移: 最高位丢掉,低位补0,左边为高位,右边为低位

  • >> 右移: 低丢丢弃,高位补0

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再出两道题考考你们是否掌握了位运算的用途:

题目1

计算20往左移2位,得到结果a,20往右移动2位,得到结果b,然后打印出a,b结果,

然后a&b,得到结果c,打印c的结果.要写出计算过程。

题目2

有a=10,b=8,交换两个变量的值,不能用第三个变量,用异或的方式交换a和b的值。

图片

看到这,运算符基本上就学完了,至于后面再日常工作中如何运用起来,就需要自己平时将所学知识融会贯通了。

运算符的优先级

程序中使用运算符,就跟我们以前学数学一样,运算符有优先级,下图的表格中列举了一些运算符的优先级,优先级从上到下按照从高->低的优先级排列。

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Python 包含三个核心逻辑运算符,分别为 `and`(逻辑与)、`or`(逻辑或)、`not`(逻辑非),它们可以在布尔值之间执行逻辑 AND、OR 和 NOT 运 [^1][^2]。 ### 各运算符描述及示例 | 运算符 | 描述 | 示例 | 结果 | | --- | --- | --- | --- | | and | 逻辑与,若两个操作数都为 True,则返回 True;否则返回 False | `True and True` | `True` | | or | 逻辑或,若两个操作数至少有一个为 True,则返回 True;只有当两个操作数都为 False 时,才返回 False | `False or True` | `True` | | not | 逻辑非,对操作数的布尔值取反 | `not False` | `True` | [^2] ### 真值表与运规则 #### `and` 运算符 | 左操作数 | 右操作数 | 结果 | | --- | --- | --- | | True | True | True | | True | False | False | | False | True | False | | False | False | False | #### `or` 运算符 | 左操作数 | 右操作数 | 结果 | | --- | --- | --- | | True | True | True | | True | False | True | | False | True | True | | False | False | False | #### `not` 运算符 | 操作数 | 结果 | | --- | --- | | True | False | | False | True | [^2] ### 短路求值特性 #### `and` 的短路行为 在 `and` 运中,如果第一个操作数为 `False`,则不会计第二个操作数,因为无论第二个操作数是什么,整个表达式的结果都是 `False`。 ```python def check(): print("执行检查") return True print(False and check()) # 输出 False,不执行check() ``` #### `or` 的短路行为 在 `or` 运中,如果第一个操作数为 `True`,则不会计第二个操作数,因为无论第二个操作数是什么,整个表达式的结果都是 `True`。 ```python def load_data(): print("加载数据") return [] print(True or load_data()) # 输出 True,不执行load_data() ``` #### 实际应用:避免除零错误 利用 `and` 运算符的短路特性,可以避免危险的计,如除零错误。 ```python x = 0 if x != 0 and (10 / x > 2): # 安全判断 print("条件成立") else: print("跳过危险计") ``` [^2] ### 运算符优先级 逻辑运算符Python 中有其特定的优先级,在复杂的逻辑表达式中,需要注意运算符的优先级以确保表达式按预期计。不过具体优先级顺序在引用中未详细提及,一般可通过查阅 Python 官方文档获取准确信息。 ### 示例代码 ```python a = 10 b = 10 c = -10 if a > 0 and b > 0: print("The numbers are greater than 0") if a > 0 and b > 0 and c > 0: print("The numbers are greater than 0") else: print("Atleast one number is not greater than 0") ``` 这段代码展示了 `and` 运算符的使用,第一个 `if` 语句中 `a > 0` 和 `b > 0` 都为 `True`,所以会输出相应信息;第二个 `if` 语句中由于 `c > 0` 为 `False`,所以整个 `and` 表达式为 `False`,会执行 `else` 语句的内容 [^3]。
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