Python基础——运算符

前言

在前几节课中，我们已经了解了Python中的变量和数据类型。接下来，我们将深入探讨如何使用这些变量进行运算。今天的重点是Python中的**「运算符」**。

运算符是编程语言中用于执行操作的特殊符号。它们允许我们对变量和数据进行各种操作，如加减乘除、比较大小、逻辑判断等。理解和掌握运算符的使用是编写有效Python代码的基础。

1. 算术运算符

算术运算符是我们最常用的一类运算符，用于进行基本的数学运算。Python支持以下算术运算符：

运算符	描述	示例
+	加法	a + b
-	减法	a - b
*	乘法	a * b
/	除法	a / b
//	取整除	a // b
%	取余数	a % b
**	幂	a ** b

「说明」：

• /用于两个数相除。
• //用于取整除，结果为除法的整数部分。
• %用于取余数，结果为除法的余数。
• **用于计算幂，即a的b次方。

「注意」：

• 「使用/进行除法时，结果总是浮点数，即使两个操作数都是整数。」

示例代码：

a = 10
b = 3

print(a + b)  # 输出: 13
print(a - b)  # 输出: 7
print(a * b)  # 输出: 30
print(a / b)  # 输出: 3.3333333333333335
print(a // b) # 输出: 3
print(a % b)  # 输出: 1
print(a ** b) # 输出: 1000

2. 赋值运算符

赋值运算符用于将一个值赋给一个变量。最常见的赋值运算符是=，除此之外，还有复合赋值运算符，用于在赋值的同时进行运算。

运算符	描述	示例
=	赋值	x = 5
+=	加后赋值	x += 2
-=	减后赋值	x -= 1
*=	乘后赋值	x *= 3
/=	除后赋值	x /= 6
//=	取整除后赋值	x //= 2
%=	取余后赋值	x %= 2
**=	幂后赋值	x **= 2

「说明」：

• =用于简单赋值，将右侧的值赋给左侧的变量。
• +=等复合运算符在赋值的同时进行运算，如x += 2等价于x = x + 2。

示例代码：

x = 5
x += 2  # 相当于 x = x + 2
print(x)  # 输出: 7

x -= 1  # 相当于 x = x - 1
print(x)  # 输出: 6

x *= 3  # 相当于 x = x * 3
print(x)  # 输出: 18

x /= 6  # 相当于 x = x / 6
print(x)  # 输出: 3.0

3. 比较运算符

比较运算符用于比较两个值，并返回布尔值（True或False）。常用的比较运算符有：

运算符	描述	示例
==	等于	a == b
!=	不等于	a != b
>	大于	a > b
<	小于	a < b
>=	大于等于	a >= b
<=	小于等于	a <= b

「注意事项」：

• ==与=不同，==用于比较相等，而=用于赋值。
• 当比较不同类型的变量时，要注意可能的**「类型转换」**及其带来的影响（类型转换可以查看上一篇文章）。

示例代码：

a = 10
b = 20

print(a == b)  # 输出: False
print(a != b)  # 输出: True
print(a > b)   # 输出: False
print(a < b)   # 输出: True
print(a >= b)  # 输出: False
print(a <= b)  # 输出: True

4. 逻辑运算符

逻辑运算符用于对布尔值进行操作。Python支持以下逻辑运算符：

运算符	描述	示例
and	与运算	x and y
or	或运算	x or y
not	非运算	not x

「说明」：

• and运算符：只有当两个操作数都为True时，结果才为True。
• or运算符：只要有一个操作数为True，结果就为True。
• not运算符：用于取反，将True变为False，False变为True。

「注意事项」：

• 逻辑运算符通常用于控制流中，如条件语句、循环等。
• and和or运算符是**「短路运算符，如果第一个操作数已经决定了结果，就不会计算第二个操作数。」**

示例代码：

x = True
y = False

print(x and y)  # 输出: False
print(x or y)   # 输出: True
print(not x)    # 输出: False

5. 身份运算符（暂时了解）

身份运算符用于比较两个对象的内存地址，即判断两个对象是否为同一对象。Python支持以下身份运算符：

运算符	描述	示例
is	判断是否为同一个对象	a is b
is not	判断是否不是同一个对象	a is not b

「说明」：

• is运算符用于判断两个变量是否引用同一个对象。
• is not用于判断两个变量是否引用不同的对象。

「注意事项」：

• is和is not运算符常用于比较对象的身份，而不是值的相等性。
• 即使两个变量的值相同，也可能不是同一个对象。

示例代码：

a = [1, 2, 3]
b = a
c = [1, 2, 3]

print(a is b)     # 输出: True
print(a is c)     # 输出: False
print(a is not c) # 输出: True

6. 成员运算符（暂时了解即可）

成员运算符用于测试一个值是否在序列中。Python支持以下成员运算符：

运算符	描述	示例
in	如果在序列中找到值，则为True	3 in numbers
not in	如果在序列中没有找到值，则为True	6 not in numbers

「说明」：

• in运算符用于检查元素是否在序列（如列表、元组、字符串等）中。
• not in用于检查元素是否不在序列中。

「注意事项」：

• 成员运算符非常适合用于检查集合、列表或字符串中的成员资格。
• 检查字符串时，注意大小写敏感性。

示例代码：

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

print(3 in numbers)     # 输出: True
print(6 in numbers)     # 输出: False
print(6 not in numbers) # 输出: True

7. 位运算符

位运算符用于对整数进行二进制位级别的操作。Python支持以下位运算符：

运算符	描述	示例
&	按位与运算符	a & b
`	`	按位或运算符	a | b
^	按位异或运算符	a ^ b
~	按位取反运算符	~a
<<	左移运算符	a << 2
>>	右移运算符	a >> 2

「说明」：

• &：按位与运算符，对应位都为1则为1，否则为0。
• |：按位或运算符，对应位只要有一个为1则为1。
• ^：按位异或运算符，对应位不同则为1，否则为0。
• ~：按位取反运算符，所有位取反。
• <<：左移运算符，按位左移指定的位数。
• >>：右移运算符，按位右移指定的位数。

「注意事项」：

• 位运算符通常用于底层编程或处理特定的二进制数据。

示例代码：

a = 60  # 60 = 0011 1100
b = 13  # 13 = 0000 1101

print(a & b)  # 输出: 12  = 0000 1100
print(a | b)  # 输出: 61  = 0011 1101
print(a ^ b)  # 输出: 49  = 0011 0001
print(~a)     # 输出: -61 = 1100 0011
print(a << 2) # 输出: 240 = 1111 0000
print(a >> 2) # 输出: 15  = 0000 1111

在实际编程中，位运算符多用于底层开发或处理特定的二进制数据。

实际应用

运算符在日常编程中有广泛的应用。下面我们来看几个实际例子。

1. 计算折扣价格

假设我们在开发一个电商平台，需要计算商品在打折后的价格：

original_price = 100.0
discount_rate = 0.8  # 20%折扣

discounted_price = original_price * discount_rate
print("折后价格:", discounted_price)  # 输出: 折后价格: 80.0

2. 判断用户输入的数字是否为偶数

我们可以使用取余运算符%来判断一个数字是否为偶数：

num = int(input("请输入一个整数: "))

if num % 2 == 0:
    print(f"{num} 是偶数")
else:
    print(f"{num} 是奇数")

3. 判断用户的年龄是否符合特定范围

使用比较运算符来判断用户的年龄是否在18到60岁之间：

age = int(input("请输入你的年龄: "))

if 18 <= age <= 60:
    print("你的年龄在18到60岁之间")
else:
    print("你的年龄不在18到60岁之间")

总结

通过本篇文章，我们了解了Python中的各种运算符，包括算术运算符、赋值运算符、比较运算符、逻辑运算符、身份运算符、成员运算符和位运算符，并举了一些实际应用的例子。掌握这些运算符的使用是编写有效Python代码的基础。在编程中，合理使用这些运算符可以使我们的代码更加简洁、高效。

在接下来的课程中，我们将进一步探讨Python中的控制结构，如条件判断和循环。希望大家继续保持学习的热情，如果有任何疑问或想法，欢迎在评论中交流～

参考资料：

• 《Python编程：从入门到实践》
• 《Python基础教程》

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