2.5. 运算符与表达式 |《Python 简明教程 2018》| Python 技术论坛 / 开普饭

运算符与表达式#

通常你所写出的程序语句（逻辑行）会包含若干表达式。如 2 + 3 即为一个简单的表达式。表达式由运算符与操作数构成。

运算符是一些可以用 + 号或其他关键词符号替代的功能。运算符会对相关数据进行运算，这些被运算的数据称为操作数。在上例中，2 和 3 即为操作数。

运算符#

我们来简要学习一下运算符及其用法。

请注意，你可以使用交互式解释器来计算下面示例中的表达式。例如，要想尝试表达式 2 + 3，只需使用交互式 Python 解释器输入：

>>> 2 + 3 5 >>> 3 * 5 15 >>>

下面简明地列出了常用的运算符：

+ (加)
- 将两对象相加
- 3 + 5 得 8. 'a' + 'b' 得 'ab'.
- (减)
- 将一个数减去另一个数，若减号左边没有数字，则默认作左边为零。
- -5.2 为一个负数，而 50 - 24 则等于 26。
* (乘)
- 得到两个数相乘的值，或者将一个字符串重复若干次。
- 2 * 3 得到 6. 'la' * 3 得到 'lalala'.
** (乘方)
- 返回 x 的 y 次幂
- 3 ** 4 得到 81 (i.e. 3 * 3 * 3 * 3)
/ (除)
- x 除以 y
- 13 / 3 得到 4.333333333333333
// (除且取整)
- x 除以 y 并返回小于商的最大整数，注意，如果操作数之一为浮点数，则返回值必为浮点数。
- 13 // 3 得到 4
- -13 // 3 得到 -5
- 9//1.81 得到 4.0
% (取模)
- 返回作除法之后的余数。
- 13 % 3 得到 1. -25.5 % 2.25 得到 1.5.
<< (左移)
- 将数字位向左移动指定的位数。每个数字在内存中用位或二进制数（如 0 和 1 ）表示。
- 2 << 2 得到 8. 2 在二进制中用 10 表示。
- 将 10 向左移两位得到 1000 ，二进制 1000 表示十进制的 8 。

>> （右移）
- 将数字按位向右移动指定的位数。
- 11 >> 1 得到 5 。
- 11 的二进制表示为 1011 ，将其右移一位后，得到 101 也就是十进制的 5 。
& （按位与）
- 数字的按位与
- 5 & 3 得到 1。
| （按位或）
- 数字的按位或
- 5 | 3 得到 7
^ （按位异或）
- 数字的按位异或
- 5 ^ 3 得到 6
~ （按位取反）
- x 按位取反是 -(x+1)
- ~5 得到 -6。更多细节请参阅 stackoverflow.com/a/11810203
< （小于）
- 返回 x 是否小于 y 。所有的比较运动算符返回 True 或 False。注意这些名字的大小写。
- 5 < 3 得到 False ，而 3 < 5 得到 True。
- 比较还可以任意链接： 3 < 5 < 7 得到 True。
> （大于）
- 返回 x 是否大于 y
- 5 > 3 返回 True。如果两个操作数都是数字，则首先要做的是将它们转换为相同的类型。否则，它总是返回 False。
<= （小于或等于）
- 返回 x 是否小于或等于 y
- x = 3; y = 6; x <= y 返回 True
>= （大于或等于）
- 返回 x 是否大于或等于 y
- x = 4; y = 3; x >= 3 返回 True

== （等于）
- 比较一下对象是否相等
- x = 2; y = 2; x == y 返回 True
- x = 'str'; y = 'stR'; x == y 返回 False
- x = 'str'; y = 'str'; x == y 返回 True
!= （不等于）
- 比较一下对象是否不相等
- x = 2; y = 3; x != y 返回 True
not （布尔非）
- 如果 x 为 True，它会返回 False。如果 x 为 False，它会返回 True。
- x = True; not x 返回 False.
and （布尔与）
- 如果 x 为 False ， x and y 返回 False 。否则，返回 y 的值
- 由于 x 为 False ， x = False; y = True; x and y 返回 False 。在这种情况下， Python 不会计算 y ，因为它知道 '与’ 表达式的左边为 False ，这就意味着整个表达式必定是 False。这就是所谓的短路计算。
or （布尔或）
- 如果 x 为 True，它会返回真，否则返回 y 的值
- x = True; y = False; x or y 返回 True。这里也用到了短路计算。

数学运算和赋值的快捷方式。#

对一个变量进行数学运算，然后将运算结果赋回给变量，这个过程非常常用。于是，对于这样的表达式有一个快捷方式：

a = 2
a = a * 3

可以简写为：

a = 2 a *= 3

注意， 变量 = 变量运算符表达式 变成了 变量运算符= 表达式。

计算顺序#

如果你有一个表达式，如 2 + 3 * 4，是先做加法？还是先做乘法？我们的高中数学告诉我们，应该先做乘法。这就意味着，乘法运算符的优先级比加法运算符高。

下表给出了 Python 的优先级表，从最低优先级（最小约束）到最高优先级（最大约束）。这就意味着在给定的表达式中， Python 会首先计算表中较低的运算符和表达式，然后计算表中较高的运算符和表达式。

为了完整起见，下表出自 Python 参考手册。为了明确地指定优先级，最好使用括号适当地对运算符和操作数进行分组。有关详细信息，请参阅改变计算顺序。

lambda ：Lambda 表达式
if - else ：条件表达式
or ：布尔或
and ：布尔与
not x ：布尔非
in, not in, is, is not, <, <=, >, >=, !=, == ：比较，包括成员资格测试和身份测试
| ：按位或
^ ：按位异或
& ：按位与
<<, >> ：移位
+, - ：加减法
*, /, //, % ：乘除法，取整和取余
+x, -x, ~x ：正负号，按位非
** ：求幂
x[index], x[index:index], x(arguments...), x.attribute ：订阅，切片，调用，属性引用
(expressions...), [expressions...], {key: value...}, {expressions...} ：绑定或者元组显示，列表显示，字典显示，设置显示

我们还没有遇到的操作符将在后面的章节中讲解。

具有 相同优先级 的操作符在上表中的同一列中列出。例如 + 和 - 具有相同的优先级。

改变计算顺序#

我们可以使用括号，使表达式更加具有可读性。例如： 2 + (3 * 4) 显然比 2 + 3 * 4 更容易理解，因为后者需要运算符优先级的知识。和其它事物一样，括号要合理适度地使用（不要滥用），并且不要有冗余的括号，像 (2 + (3 * 4)) 就显得很冗余。

使用括号还有另外一个优势 —— 它能帮助我们改变计算的顺序。例如，如果你想在一个表达式中先算加法后算乘法，那么你可以写成 (2 + 3) * 4 。

关联性#

一般而言，操作符从左到右进行关联。这意味着具有相同优先级的操作符按照从左到右的方式进行计算。例如， 2 + 3 + 4 计算顺序为 (2 + 3) + 4 。

表达式#

示例（保存为 expression.py）：

length = 5
breadth = 2

area = length * breadth
print('Area is', area)
print('Perimeter is', 2 * (length + breadth))

输出：

$ python expression.py Area is 10 Perimeter is 14

它的工作原理

矩形的长和宽分别保存在变量 length 和 breadth 中。在表达式的帮助下，我们使用长和宽来计算矩形的面积和周长。我们将表达式 length * breadth 的计算结果保存到变量 area 中，然后用 print 函数将其打印输出。第二种情况是，我们直接在 print 函数中使用表达式 2 * (length + breadth) 的值。

另外，请注意一下 Python 如何 优雅地打印输出 结果。尽管我们没有指明 'Area is' 与变量 area 之间有一个空格，但是 Python 会自动加上，这样我们就可以得到一个简洁漂亮的输出，并且这样程序的可读性会更强（因为我们不需要担心我们要在输出字符串中如何使用空格）。这是 Python 如何让程序员的生活变得轻松的一个例子。

总结#

我已经知道了如何使用操作符、操作数和表达式 —— 这些是任何程序的基本构件。接下来，我们将会使用语句来了解，如何在我们的程序中使用这些构件。

本文章首发在 LearnKu.com 网站上。

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