Python基本运算符 - 元素码农

发布时间: 2025-03-24 12:25

↑

# Python基本运算符

本文将详细介绍Python中的各种运算符,包括算术运算符、比较运算符、逻辑运算符、位运算符等,帮助你理解如何在Python中进行各种运算操作。

## 算术运算符

算术运算符用于执行基本的数学运算。

### 基本算术运算符

```python
# 加法运算符 (+)
x = 5 + 3      # 8

# 减法运算符 (-)
y = 10 - 4     # 6

# 乘法运算符 (*)
z = 3 * 4      # 12

# 除法运算符 (/)
a = 15 / 3     # 5.0 (返回浮点数)

# 整除运算符 (//)
b = 17 // 3    # 5 (返回整数商)

# 取模运算符 (%)
c = 17 % 3     # 2 (返回余数)

# 幂运算符 (**)
d = 2 ** 3     # 8 (2的3次方)
```

### 复合赋值运算符

```python
# 加法赋值 (+=)
x = 5
x += 3        # 等同于 x = x + 3

# 减法赋值 (-=)
y = 10
y -= 4        # 等同于 y = y - 4

# 乘法赋值 (*=)
z = 3
z *= 4        # 等同于 z = z * 4

# 除法赋值 (/=)
a = 15
a /= 3        # 等同于 a = a / 3

# 整除赋值 (//=)
b = 17
b //= 3       # 等同于 b = b // 3

# 取模赋值 (%=)
c = 17
c %= 3        # 等同于 c = c % 3

# 幂赋值 (**=)
d = 2
d **= 3       # 等同于 d = d ** 3
```

## 比较运算符

比较运算符用于比较两个值,返回布尔值(True或False)。

```python
# 等于运算符 (==)
x = 5
y = 5
print(x == y)  # True

# 不等于运算符 (!=)
x = 5
y = 3
print(x != y)  # True

# 大于运算符 (>)
print(x > y)   # True

# 小于运算符 (<)
print(x < y)   # False

# 大于等于运算符 (>=)
print(x >= y)  # True

# 小于等于运算符 (<=)
print(x <= y)  # False

# 身份运算符 (is)
a = [1, 2, 3]
b = [1, 2, 3]
print(a is b)  # False (不同对象)

# 身份运算符 (is not)
print(a is not b)  # True
```

## 逻辑运算符

逻辑运算符用于组合条件判断。

```python
# 与运算符 (and)
x = 5
print(x > 0 and x < 10)  # True

# 或运算符 (or)
y = -1
print(y < 0 or y > 10)   # True

# 非运算符 (not)
z = True
print(not z)             # False

# 短路运算
# and 的短路运算
result = False and print("不会执行")  # False

# or 的短路运算
result = True or print("不会执行")   # True
```

## 位运算符

位运算符用于对整数的二进制位进行运算。

```python
# 按位与运算符 (&)
x = 5     # 二进制: 0101
y = 3     # 二进制: 0011
print(x & y)  # 1 (二进制: 0001)

# 按位或运算符 (|)
print(x | y)  # 7 (二进制: 0111)

# 按位异或运算符 (^)
print(x ^ y)  # 6 (二进制: 0110)

# 按位取反运算符 (~)
print(~x)     # -6 (二进制: 1010)

# 左移运算符 (<<)
print(x << 1) # 10 (二进制: 1010)

# 右移运算符 (>>)
print(x >> 1) # 2 (二进制: 0010)
```

## 成员运算符

成员运算符用于测试序列中的成员资格。

```python
# in 运算符
list1 = [1, 2, 3, 4, 5]
print(3 in list1)        # True

# not in 运算符
print(6 not in list1)    # True

# 字符串成员运算
str1 = "Hello, Python!"
print("Python" in str1)   # True

# 字典成员运算(检查键)
dict1 = {"name": "Python", "version": 3.9}
print("name" in dict1)    # True
```

## 运算符优先级

运算符优先级决定了表达式中运算执行的顺序。

1. 最高优先级
   - `()`：括号
   - `**`：幂运算
   - `+x`, `-x`, `~x`：一元运算符

2. 中等优先级
   - `*`, `/`, `//`, `%`：乘除模运算
   - `+`, `-`：加减运算
   - `<<`, `>>`：移位运算
   - `&`：按位与
   - `^`：按位异或
   - `|`：按位或

3. 最低优先级
   - `==`, `!=`, `>`, `<`, `>=`, `<=`：比较运算符
   - `is`, `is not`：身份运算符
   - `in`, `not in`：成员运算符
   - `not`：逻辑非
   - `and`：逻辑与
   - `or`：逻辑或

```python
# 优先级示例
result = 2 + 3 * 4    # 14 (乘法优先)
result = (2 + 3) * 4  # 20 (括号优先)

# 复杂表达式
result = 2 + 3 * 4 ** 2  # 50 (幂运算优先,然后乘法,最后加法)
```

## 实际应用示例

### 1. 简单计算器

```python
def calculator():
    # 获取用户输入
    num1 = float(input("请输入第一个数字: "))
    operator = input("请输入运算符(+,-,*,/): ")
    num2 = float(input("请输入第二个数字: "))
    
    # 根据运算符执行计算
    if operator == "+":
        result = num1 + num2
    elif operator == "-":
        result = num1 - num2
    elif operator == "*":
        result = num1 * num2
    elif operator == "/":
        if num2 != 0:
            result = num1 / num2
        else:
            return "错误：除数不能为零"
    else:
        return "错误：无效的运算符"
    
    return f"计算结果: {result}"
```

### 2. 判断闰年

```python
def is_leap_year(year):
    # 使用逻辑运算符组合条件
    return year % 4 == 0 and (year % 100 != 0 or year % 400 == 0)

# 测试闰年
year = 2024
if is_leap_year(year):
    print(f"{year}是闰年")
else:
    print(f"{year}不是闰年")
```

### 3. 位运算应用

```python
def swap_numbers(a, b):
    # 使用异或运算交换两个数
    a = a ^ b
    b = a ^ b
    a = a ^ b
    return a, b

# 测试数字交换
x = 5
y = 10
x, y = swap_numbers(x, y)
print(f"交换后: x = {x}, y = {y}")
```

## 最佳实践

1. **使用括号提高可读性**
   ```python
   result = (a + b) * (c + d)  # 清晰的运算优先级
   ```

2. **避免过度复杂的表达式**
   ```python
   # 不好的写法
   result = a + b * c ** d & e | f
   
   # 好的写法
   temp1 = c ** d
   temp2 = b * temp1
   temp3 = temp2 & e
   result = (a + temp3) | f
   ```

3. **合理使用复合赋值运算符**
   ```python
   # 累加计数
   counter += 1
   
   # 字符串拼接
   message += " World"
   ```

4. **注意比较运算符的使用**
   ```python
   # 比较浮点数
   import math
   def is_close(a, b, rel_tol=1e-09):
       return math.isclose(a, b, rel_tol=rel_tol)
   ```

通过本文的学习,你应该已经掌握了Python中各种运算符的使用方法和注意事项。在实际编程中,合理使用这些运算符可以帮助你写出更简洁、高效的代码。继续练习这些概念,你会逐渐熟悉它们在不同场景下的应用！