Python3从零基础到入门（2）—— 运算符

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一、算术运算符

1.四则运算符

（1）加

（2）减

（3）乘

（4）除

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2.取模

3.幂

4.取整除

二、关系运算符

1.等于关系运算符

2.不等于关系运算符

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3.大于关系运算符

4.小于关系运算符

5.大于等于关系运算符

6.小于等于关系运算符

7.不同数据类型的比较

（1）数字与数字比较

（2）字符串与字符串比较

（3）列表、元组之间的比较

（4）字符串与数字比较

三、赋值运算符逻辑运算符

1.简单赋值运算符

2.加法赋值运算符

3.减法赋值运算符

4.乘法赋值运算符

5.除法赋值运算符

6.取模赋值运算符

7.幂赋值运算符

8.取整除赋值运算符

四、位运算符

1.位运算概览

（1）布尔位运算符

1）按位与运算符 ( & )

2）按位或运算符 ( | )

3）按位异或运算符( ^ )

4）按位取反运算符( ~ )

2.移位运算符

（1）左移动运算符( > )

五、成员运算符

1.in

2.not in

六、身份运算符

1.is与is not 运算符

2.is 与 ==区别

七、运算符优先级

1.圆括号的表达式

2.读取，切片，调用，属性引用

3.await 表达式

4.乘方(指数)

5.正，负，按位非 NOT

6.乘，矩阵乘，除，整除，取余

7.加和减

8.移位

（1）左移

p id="%EF%BC%882%EF%BC%89%E5%8F%B3%E7%A7%BB%3E%3E-toc" （2）右移>

9.按位与 AND

10.按位异或 XOR

11.按位或 OR

12.比较运算，包括成员检测和标识号检测

13.逻辑非 NOT

14.逻辑与 AND

15.逻辑或 OR

16.条件表达式

17.lambda 表达式

18.赋值表达式

一、算术运算符

1.四则运算符

（1）加

加法运算符用 + 表示，代表对两个数据进行相加操作，如下：

a = 10
b = 8
print(a + b)

输出的结果是：

那么如果两个变量不是整数，会怎么样呢？我们来看下：

a = 10.6
b = 8.41
print(a + b)

输出结果如下：

如果你对 C语言中浮点数的存储方式比较熟悉，那么就应该知道，浮点数的计算是会产生误差的的，所以明明在数学上 10.6 + 8.41 的结果是 19.001，但是输出来竟然是 19.009999999999998。这就是浮点数的精度误差。

（2）减

减法运算符用 - 表示，代表对两个数据进行相减操作，如下：

a = 10
b = 8
print(a - b)

输出的结果是：

对于浮点数的相减，同样会产生精度问题，不再累述。

（3）乘

乘法运算符用 * 表示，代表对两个数据进行相乘操作，如下：

a = 10
b = 8
print(a * b)

输出的结果是：

对于浮点数的相乘，同样会产生精度问题，不再累述。

（4）除

除法运算符用 / 表示，代表对两个数据进行相除操作，如下：

a = 10
b = 3
print(a / b)

输出的结果是：

3.3333333333333335

由于并非整除，所以产生了一定的精度误差，符合预期。

2.取模

取模运算符用 % 表示，代表两数相除的到的余数，如下：

a = 10
b = 3
print(a % b)

输出的结果是：

那么，如果除数是负数，或者被除数是负数，结果又是多少呢？如下：

print(-10 % 3)
print(-10 % -3)
print(10 % -3)

输出结果如下：

在 Python 中，取模结果的符号和除数相同；在 C语言中，取模结果的符号和被除数相同。

3.幂

幂用 ** 表示。

其中 a**b 代表 a 的 b 次幂。如下：

a = 3
b = 4
print(3**4)

输出的结果如下：

当然，幂运算的右操作数，也支持负数。

4.取整除

取整除就是数学上的取下整的意思。用 // 表示，如下：

a = 10
b = 6
print(10 // 6)

输出的结果是：

二、关系运算符

关系运算符主要包括 ==、!=、>、=、表示，用于比较两个值的大小。其基本语法如下：

 x > y

若 x 的值比 y 的值大，则返回True；否则返回False。

例如：

 a = 10
 b = 9
 print(a > b)

若大于则返回True；否则返回False。

输出结果如下：

True

4.小于关系运算符

小于关系运算符在Python中用

 x  
若 x 的值比 y 的值小，则返回True；否则返回False。 
例如： 
a = 10
b = 11
print(a  
若小于则返回True；否则返回False。 
输出结果如下： 
True 
5.大于等于关系运算符 
大于等于关系运算符在Python中用 >= 表示，用于比较两个值的大小。其基本语法如下： 
x >= y 
若 x 的值大于等于 y 的值，则返回True；否则返回False。 
例如： 
a = 10
b = 9
print("a >= b :", (a >= b))
c = 5
d = 5
print("c >= d :", (c >= d)) 
以上代码，a 的值是 10，b 的值是 11，c 的值是 5 ，d 的值是 5 ，使用 >= 关系运算符判断 a 是否大于等于 b 以及 c 是否大于等于 d，并输出其返回值。 
输出结果如下： 
 
6.小于等于关系运算符 
小于等于关系运算符在Python中用 >a = [1,2,3]
>>>b = a #b=a将两者指向同一个对象
>>>b is a #判断引用对象是否为同一个
True
>>>b == a #判断引用变量的是否相等
True
>>>b = a[:] #b=a[:]会创建一个新的与a完全相同的对象，但是与a并不指向同一对象
>>>b is a
False
>>>b == a
True 
七、运算符优先级 
        在python中，运算符优先级是指在python解释器在进行多个运算时，根据运算符的优先级规则先计算这个后再计算另一个。如小学时数学中所学的先算括号里面的再算乘除，最后算加减，同理，python在进行运算时根据规则也是如此运算。 
以下是从最高到最低优先级的所有运算符： 
1.圆括号的表达式 
一般使用括号()、中括号[]及大括号{}表示，例如： 
a = (1 + 2) * 3
# a 的值为 9 
其中小括号 (1+2) 用于强制对 1 和 2 的和进行计算，使得计算结果乘以 3。由于乘法操作符 * 的优先级高于加法操作符 +，因此不使用小括号进行强制运算优先级时，计算的顺序可能会与期望不同。因此，在这个例子中使用小括号能够确保计算顺序正确。 
2.读取，切片，调用，属性引用 
分别为：x[index], x[index:index], x(arguments...), x.attribute，按运算符优先级从高到低如下：

x(arguments...)：函数调用运算符 () 优先级最高，总是首先执行。在一个表达式中，由于小括号可以改变运算符优先级关系，因此这个运算符是最强的分组运算符。
x[index] 和 x[index:index]：它们的优先级相同，都比点运算符低。这两个运算符都是序列类型（如字符串、列表和元组）中的索引和切片操作符，用于获取序列中的元素或子序列。
x.attribute：点运算符 . 是访问对象属性的运算符，在运算符优先级中优先级最低。在一个表达式中，点运算符总是最后执行，并且可以链接多个点运算符形成一个长链，例如：obj.attr1.attr2.attr3。
例如：
```
my_list = ["apple", "banana", "cherry"]
index = 1
result = my_list[index].upper()
print(result)
```
输出结果为：

BANANA

这里定义了一个列表 my_list 和一个整数变量 index。接着，我们使用索引操作 my_list[index] 访问了列表的第二个元素 "banana"，得到了一个字符串对象。然后，再使用点运算符 .upper() 访问字符串对象的内置方法 upper()，将其字母全部转换为大写形式，然后打印结果。其中可以看到先是进行了切片操作再进行的点运算。

3.await 表达式

await是用来等待协程完成的，像await x则是表示一个暂停当前协程的语法。

4.乘方(指数)

用符号**表示，操作如下：
```
a = 2 + 3 * 5**2
# a的值为77
```
在python中还能使用内置函数pow()来表示：
```
pow(2, 3)
＃　值为８
```
与 ** 运算符不同的是，pow() 函数还可以指定第三个参数表示模数，即将结果对某个值取模的结果。如下：
```
pow(2, 3, 5)
＃　值为3
```
5.正，负，按位非 NOT

其符号分别为：+x、-x、 ~x，操作如下：
```
a = 10
b = -a         # 负运算符，优先级最高
c = ~a         # 按位非 NOT 运算符，优先级第二高
d = a + b * c
print(d)
```
输出结果为：

1010

1010

120

可以看到的是以上代码先是运算完ａ、ｂ、ｃ的值再进行的加减乘除，而ｃ的值为-11，怎么得到的？这里是将变量 a 的二进制表示中的每一位取反（0 变成 1，1 变成 0），得到补码 c=-11

6.乘，矩阵乘，除，整除，取余

使用的表示符号分别是：*,　 @，　 /,　 //,　 %。它们的预算优先级相同，运算时按照从左往右运算，例如：
```
a = 10
b = 3
# 乘法
c = a * b
print("乘法：%d" % c)
# 矩阵乘法
import numpy as np
x = np.array([[1, 2], [3, 4]])
y = np.array([[5, 6], [7, 8]])
z = np.dot(x, y)
print("矩阵乘法：\n", z)
# 除法
d = a / b
print("除法：%.2f" % d)
# 整除
e = a // b
print("整除：%d" % e)
# 取余
f = a % b
print("取余：%d" % f)
```
输出结果为：

乘法：30

矩阵乘法：

[[19 22]

[43 50]]

除法：3.33

整除：3

取余：1

7.加和减

加和减的使用和在数学上的使用基本一致，不过在python的表达中可以这样使用：
```
a = 2
a += 2
a -= 2
print(a)
```
结果为：

２

在python中，可以使用＋＝、－＝这样来进行加减的运算。

8.移位

在 Python 中，移位（Shift）是一种按比特位对数值进行位移的运算。移位操作分为左移和右移两种。

（1）左移
p将数字的所有二进制位向左移动指定数量的位置，并在低位设置零值。例如，在整数 6（二进制表示：110）执行 6 > 2 时，将其向右移动两个位置，变成 11111111111111111111111111111110，其十进制值为 -2。这里的－６二进制表示是使用了补码所以有点长，在python中－６的表示为：0b11111111111111111111111111111010。
9.按位与 AND

& 符号代表按位与 AND 运算符。将两个数字的每个对应二进制位进行比较，如果两个位置上的二进制位都为 1，则该位结果为 1，否则为 0。如下是12 和 25（二进制表示分别为 1100 和 11001）的按位与的运算表示：
```
  1100
& 11001
-------
  10000
```
所以，Python 中的 12 & 25 的结果为 16。

10.按位异或 XOR

使用符号 ^ 表示，如果两个位置上的二进制位不相同，则该位结果为 1，否则为 0。如下是12 和 25（二进制表示分别为 1100 和 11001）的按位异或的运算表示：
```
  1100
^ 11001
-------
  11101
```
因此，Python 中的 12 ^ 25 的结果为 29。

11.按位或 OR

使用符号 | 表示，在二进制位上对比，有一个为１，则为１，反之则为０。如下是12 和 25（二进制表示分别为 1100 和 11001）的按位或的运算表示：
```
  1100
| 11001
-------
  11101
```
结果为：29。

12.比较运算，包括成员检测和标识号检测

一般使用 in,not in, is,is not, =, !=, == 来表达。从左往右分别为判断在不在一个集合里用 in 或 not in ；判断属不属于一个集合用 is 或 is not ，属于返回 True，反之返回 Flase；顺着的四个这是小于、小于等于和大于、大于等于；在python中不等于用 != 这个表示，而等号 = 则表示的是赋值，双等号 == 才表示等于。

13.逻辑非 NOT

逻辑非 NOT 运算符使用符号 not 表示。逻辑非是一个布尔运算符，用于将某个布尔表达式的值取反，即如果表达式的值为 True，则逻辑非返回 False，否则返回 True。以下是逻辑非 NOT 运算符的示例代码：
```
x = True
y = not x
print(y) # 输出 False
```
14.逻辑与 AND

逻辑与 AND 运算符使用符号 and 表示。逻辑与也是一个布尔运算符，用于将多个布尔表达式连接起来进行逻辑与运算，即只有当所有表达式的值均为 True 时，逻辑与才返回 True，否则返回 False。以下是逻辑与 AND 运算符的示例代码：
```
x = True
y = False
z = x and y
print(z) # 输出 False
```
15.逻辑或 OR

使用符号 or 表示。用于将多个布尔表达式连接起来进行逻辑或运算，即只有当其中至少一个表达式的值为 True 时，逻辑或才返回 True，否则返回 False。以下是逻辑或 OR 运算符的示例代码：
```
x = True
y = False
z = x or y
print(z) # 输出 True
```
需要注意的，按位和逻辑是俩种不同的运算方式：

　　1）按位运算是指对二进制数进行的运算，以二进制位为单位进行处理。按位与（&）和按位或（|）是其中常见的运算符。按位与表示两个二进制数对应位上都为1时结果为1，否则为0；按位或表示两个二进制数对应位上都为0时结果为0，否则为1。

　　2）逻辑运算是指对逻辑变量进行的运算，逻辑变量只有两个取值：真（true）和假（false）。逻辑与（&&）和逻辑或（||）是其中常见的运算符。逻辑与表示两个逻辑变量都为真时结果为真，否则为假；逻辑或表示两个逻辑变量有一个为真时结果为真，否则为假。

16.条件表达式

条件表达式（也称为三元表达式）可以用来简洁地表示一个条件语句，使用 if-else 语句的形式进行赋值。当条件表达式的值为 True，则将变量赋值为表达式1的值；否则将变量赋值为表达式2的值。以下是一个条件表达式的示例代码：
```
x = 5
y = 10
z = x if x > y else y
print(z)
# 输出 10，因为 x  
条件表达式可以替代常见的 if-else 语句，使代码更加简洁、清晰，但同时也容易造成代码可读性较低，所以还是要根据具体场景选择使用哪个方式。 
17.lambda 表达式 
lambda 表达式是一种用于创建匿名函数的语法结构，以下是一个使用 lambda 表达式实现简单的加法运算的示例代码： 
add = lambda x, y: x + y
print(add(3, 5))
# 输出 8 
lambda 表达式通常用于简化代码、增强可读性，在一些函数式编程的场景中具有重要的作用。但也需要注意不要过度依赖 lambda 表达式，以免影响代码的可维护性和可读性。 
18.赋值表达式 
赋值表达式（也称为海象运算符），是 Python 3.8 新增的一个语法结构。它可以在一行代码中同时进行变量赋值和表达式运算，以简化代码并提高可读性。但是需要注意，赋值表达式并不是一种通用的语法结构，在一些特殊的情况下可能会导致代码难以理解，因此需要谨慎使用。以下是基本形式： 
变量名 := 表达式
＃:= 就是赋值表达式的运算符，左侧是要被赋值的变量名，右侧是要进行的表达式运算。
```