运算符与表达式
你编写的大多数语句(逻辑行)都会包含表达式。表达式的一个简单例子是 2 + 3。一个表达式可以分解为运算符和操作数。
运算符是执行某种操作的功能,可以用 + 等符号或特殊关键字来表示。运算符需要一些数据来进行操作,这些数据被称为操作数。在这个例子中,2 和 3 就是操作数。
运算符
我们将简要介绍各种运算符及其用法。
请注意,你可以使用交互式解释器来计算示例中给出的表达式。例如,要测试表达式 2 + 3,请在交互式 Python 解释器提示符下输入:
>>> 2 + 3
5
>>> 3 * 5
15
>>>
以下是可用运算符的快速概览:
+(加)- 将两个对象相加
3 + 5得到8。'a' + 'b'得到'ab'。
-(减)- 给出一个数减去另一个数的结果;如果第一个操作数缺失,则假定为零。
-5.2得到一个负数,50 - 24得到26。
*(乘)- 给出两个数相乘的结果,或返回字符串重复指定次数后的结果。
2 * 3得到6。'la' * 3得到'lalala'。
**(幂)- 返回 x 的 y 次幂
3 ** 4得到81(即3 * 3 * 3 * 3)
/(除)- 用 x 除以 y
13 / 3得到4.333333333333333
//(整除)- 用 x 除以 y,并将结果向下取整到最近的整数值。请注意,如果其中一个值是浮点数(float),你将得到一个浮点数结果。
13 // 3得到4-13 // 3得到-59//1.81得到4.0
%(取模/求余)- 返回除法的余数
13 % 3得到1。-25.5 % 2.25得到1.5。
<<(左移)- 将数字的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字表示,即 0 和 1)
2 << 2得到8。2用二进制表示为10。- 向左移动 2 位得到
1000,即十进制的8。
>>(右移)- 将数字的位向右移动指定的位数。
11 >> 1得到5。11用二进制表示为1011,向右移动 1 位后得到101,即十进制的5。
&(按位与)- 数字的按位与运算:如果两个位都是
1,则结果为1,否则为0。 5 & 3得到1(0101 & 0011得到0001)
- 数字的按位与运算:如果两个位都是
|(按位或)- 数字的按位或运算:如果两个位都是
0,则结果为0,否则为1。 5 | 3得到7(0101 | 0011得到0111)
- 数字的按位或运算:如果两个位都是
^(按位异或)- 数字的按位异或运算:如果两个位(
1或0)相同,则结果为0,否则为1。 5 ^ 3得到6(0101 ^ 0011得到0110)
- 数字的按位异或运算:如果两个位(
~(按位取反)- x 的按位取反结果是 -(x+1)
~5得到-6。更多详情请参考 http://stackoverflow.com/a/11810203
<(小于)- 返回 x 是否小于 y。所有比较运算符都返回
True或False。请注意这两个名称的首字母大写。 5 < 3得到False,3 < 5得到True。- 比较可以任意链式组合:
3 < 5 < 7得到True。
- 返回 x 是否小于 y。所有比较运算符都返回
>(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,它们会先被转换为共同的类型。否则,它总是返回False。
<=(小于等于)- 返回 x 是否小于或等于 y
x = 3; y = 6; x <= y返回True
>=(大于等于)- 返回 x 是否大于或等于 y
x = 4; y = 3; x >= 3返回True
==(等于)- 比较两个对象是否相等
x = 2; y = 2; x == y返回Truex = 'str'; y = 'stR'; x == y返回Falsex = 'str'; y = 'str'; x == y返回True
!=(不等于)- 比较两个对象是否不相等
x = 2; y = 3; x != y返回True
not(布尔非)- 如果 x 是
True,则返回False。如果 x 是False,则返回True。 x = True; not x返回False。
- 如果 x 是
and(布尔与)x and y:如果 x 是False,则返回False,否则返回 y 的值x = False; y = True; x and y返回False,因为 x 是 False。在这种情况下,Python 不会去计算 y 的值,因为它知道and表达式左侧已经是False,这意味着无论其他值如何,整个表达式都会是False。这被称为短路求值(short-circuit evaluation)。
or(布尔或)- 如果 x 是
True,则返回True,否则返回 y 的值 x = True; y = False; x or y返回True。这里同样适用短路求值。
- 如果 x 是
数学运算与赋值的快捷方式
对一个变量执行数学运算,然后将运算结果赋值回该变量,这是很常见的操作,因此有一种快捷写法:
a = 2
a = a * 3
可以写成:
a = 2
a *= 3
注意,var = var operation expression 变成了 var operation= expression。
求值顺序
如果你有一个表达式如 2 + 3 * 4,是先做加法还是先做乘法?我们高中的数学知识告诉我们应该先做乘法。这意味着乘法运算符的优先级高于加法运算符。
下表给出了 Python 的运算符优先级表,从最低优先级(最弱绑定)到最高优先级(最强绑定)。这意味着在给定的表达式中,Python 会先求值表中靠下的运算符和表达式,再求值靠上的。
下表摘自 Python 参考手册,为了完整性而提供。更好的做法是使用括号来适当地对运算符和操作数进行分组,以明确指定优先级。这使得程序更加易读。详情请参见下面的改变求值顺序。
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, <, <=, >, >=, !=, ==:比较运算,包括成员测试和身份测试|:按位或^:按位异或&:按位与<<, >>:移位+, -:加法和减法*, /, //, %:乘法、除法、整除和取余+x, -x, ~x:正号、负号、按位取反**:幂运算x[index], x[index:index], x(arguments...), x.attribute:下标、切片、调用、属性引用(expressions...), [expressions...], {key: value...}, {expressions...}:绑定或 tuple 显示、list 显示、dict 显示、set 显示
我们尚未遇到的运算符将在后面的章节中解释。
具有相同优先级的运算符在上表中列在同一行。例如,+ 和 - 具有相同的优先级。
改变求值顺序
为了使表达式更易读,我们可以使用括号。例如,2 + (3 * 4) 肯定比 2 + 3 * 4 更容易理解,因为后者需要了解运算符优先级的知识。和其他所有东西一样,括号应该合理使用(不要过度使用),并且不应该冗余,比如 (2 + (3 * 4))。
使用括号还有一个额外的好处——它帮助我们改变求值顺序。例如,如果你想让加法在乘法之前求值,那么你可以写成 (2 + 3) * 4。
结合性
运算符通常从左到右结合。这意味着具有相同优先级的运算符按从左到右的顺序求值。例如,2 + 3 + 4 的求值顺序是 (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
工作原理
矩形的长和宽存储在同名变量中。我们利用这些变量,通过表达式来计算矩形的面积和周长。我们将表达式 length * breadth 的结果存储在变量 area 中,然后使用 print 函数打印它。在第二种情况下,我们直接在 print 函数中使用表达式 2 * (length + breadth) 的值。
另外,请注意 Python 是如何美观地打印输出的。即使我们没有在 'Area is' 和变量 area 之间指定空格,Python 也会自动为我们添加,这样我们就能得到干净漂亮的输出,程序也因此更加易读(因为我们不需要担心输出字符串中的空格问题)。这就是 Python 如何让程序员的生活变得更轻松的一个例子。
小结
我们已经了解了如何使用运算符、操作数和表达式——这些是任何程序的基本构建块。接下来,我们将看到如何在程序中通过语句来使用它们。