运算符与表达式
1. 基础运算符分类
1.1 算术运算符
# 基础运算
print(10 + 3) # 加法 → 13
print(10 - 3) # 减法 → 7
print(10 * 3) # 乘法 → 30
print(10 / 3) # 真除法 → 3.333...
print(10 // 3) # 整除法 → 3
print(10 % 3) # 取余 → 1
print(10 ** 3) # 幂运算 → 1000
特殊案例：
print(9 ** 0.5) # 平方根 → 3.0
print(7 // -2) # 负数整除 → -4（向下取整）
1.2 比较运算符
a, b = 5, 7
print(a == b) # False
print(a != b) # True
print(a > b) # False
print(a <= b) # True
# 字符串按字典序比较
print("apple" < "banana") # True
1.3 逻辑运算符
短路特性示例：
def check():
print("执行检查")
return True
False and check() # 不执行check函数
True or check() # 不执行check函数
1.4 成员运算符
colors = ["red", "green", "blue"]
print("yellow" in colors) # False
print("green" not in colors) # False
# 字符串子串检测
print("py" in "python") # True
2. 高级运算符技巧
2.1 链式比较
x = 3
print(1 < x < 5) # True
print(0 < x**2 < 25) # True
# 等效于
print(1 < x and x < 5) # True
注意陷阱：
count = 0
def get_num():
global count
count += 1
return count
# 链式比较触发两次函数调用
print(1 < get_num() < 3) # 实际等价于 (1 < get_num()) and (get_num() < 3)
# 当count初始为0时：第一次返回1，第二次返回2 → (True) and (2 < 3) → True
# 但函数被调用两次，可能引发副作用
2.2 海象运算符（Python 3.8+）
在表达式中赋值：
# 传统写法
n = len([1,2,3])
if n > 2:
print(n)
# 使用海象运算符
if (n := len([1,2,3])) > 2:
print(n)
# 循环中的应用
while (input_str := input("输入内容（q退出）: ")) != "q":
print(f"你输入了：{input_str}")
适用场景：
- 简化重复函数调用
- 在推导式中复用计算结果
squares = [y for x in range(10) if (y := x**2) > 25]
print(squares) # [36, 49, 64, 81]
3. 运算符优先级陷阱
3.1 优先级金字塔
graph TD
A[**] --> B[+x/-x]
B --> C[* / // %]
C --> D[+ -]
D --> E[< <= > >= == !=]
E --> F[not]
F --> G[and]
G --> H[or]
3.2 典型错误案例
案例1：混合算术与比较：
print(5 + 10 * 2 == 25) # 实际计算为5 + (10*2) = 25 → True
print(5 + 10 * 2 == 30) # 新手可能误判 → False
案例2：逻辑运算顺序：
flag1 = False
flag2 = True
print(flag1 == flag2 or flag1) # → (False == True) → False → False or False → False
print(flag1 == (flag2 or flag1)) # → False == True → False
案例3：位运算符优先级：
print(8 & 2 + 1) # 等效于 8 & (2+1) → 0
print((8 & 2) + 1) # → 0 + 1 → 1
4. 最佳实践与调试技巧
4.1 避坑指南
- 括号显式优先：
# 模糊表达式
result = x + y * z / 2
# 明确优先级
result = x + (y * z) / 2
- 分步计算验证：
complex_expr = 3 ** 1 + 5 * 2 < 10 + 2 / 2
# 分解步骤：
# 步骤1：3**1 = 3
# 步骤2：5*2 = 10 → 3+10=13
# 步骤3：2/2=1 → 10+1=11
# 最终：13 < 11 → False
4.2 调试工具
AST查看器：
import ast
print(ast.dump(ast.parse("1 < x < 5"), indent=2))
"""
Compare(
left=Constant(value=1),
ops=[Lt(), Lt()],
comparators=[
Name(id='x', ctx=Load()),
Constant(value=5)])
"""
5. 运算符速查表
| 运算符类别 | 运算符示例 | 优先级 |
|---|---|---|
| 括号 | () | 最高 |
| 幂运算 | ** | 高 |
| 算术 | * / % // | 中 |
| 加减 | + - | 低 |
| 比较 | == != < > | 较低 |
| 逻辑非 | not | 低 |
| 逻辑与 | and | 最低 |
| 逻辑或 | or | 最低 |
下节预告：我们将深入探索Python的流程控制结构，通过构建一个智能温度预警系统来实践条件判断与循环的运用。
