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沈洁元 · 更新于 2018-11-28 11:00:43

运算符与表达式

简介

你编写的大多数语句(逻辑行)都包含表达式。一个简单的表达式例子如 2 + 3。一个表达式可以分解为运算符和操作数。

运算符 的功能是完成某件事,它们由如+这样的符号或者其他特定的关键字表示。运算符需要数据来进行运算,这样的数据被称为 操作数 。在这个例子中,2 和 3 是操作数。

运算符

我们将简单浏览一下运算符和它们的用法:

技巧

你可以交互地使用解释器来计算例子中给出的表达式。例如,为了测试表达式 2 + 3,使用交互式的带提示符的 Python 解释器:


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

表 5.1 运算符与它们的用法

运算符 名称 说明 例子
+ 两个对象相加 3 + 5得到8。'a' + 'b'得到'ab'。
- 得到负数或是一个数减去另一个数 -5.2得到一个负数。50 - 24得到26。
* 两个数相乘或是返回一个被重复若干次的字符串 2 * 3得到6。'la' * 3得到'lalala'。
** 返回x的y次幂 3 ** 4得到81(即3 * 3 * 3 * 3)
/ x除以y 4/3得到1(整数的除法得到整数结果)。4.0/3或4/3.0得到1.3333333333333333
// 取整除 返回商的整数部分 4 // 3.0得到1.0
% 取模 返回除法的余数 8%3得到2。-25.5%2.25得到1.5
<< 左移 把一个数的比特向左移一定数目(每个数在内存中都表示为比特或二进制数字,即0和1) 2 << 2得到8。——2按比特表示为10
>> 右移 把一个数的比特向右移一定数目 11 >> 1得到5。——11按比特表示为1011,向右移动1比特后得到101,即十进制的5。
& 按位与 数的按位与 5 & 3得到1。
| 按位或 数的按位或 5 | 3得到7。
^ 按位异或 数的按位异或 5 ^ 3得到6
~ 按位翻转 x的按位翻转是-(x+1) ~5得到6。
< 小于 返回x是否小于y。所有比较运算符返回1表示真,返回0表示假。这分别与特殊的变量True和False等价。注意,这些变量名的大写。 5 < 3返回0(即False)而3 < 5返回1(即True)。比较可以被任意连接:3 < 5 < 7返回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,它们首先被转换为一个共同的类型。否则,它总是返回False。
<= 小于等于 返回x是否小于等于y x = 3; y = 6; x <= y返回True。
>= 大于等于 返回x是否大于等于y x = 4; y = 3; x >= y返回True。
== 等于 比较对象是否相等 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为True,返回False。如果x为False,它返回True。 x = True; not y返回False。
and 布尔“与” 如果x为False,x and y返回False,否则它返回y的计算值。 x = False; y = True; x and y,由于x是False,返回False。在这里,Python不会计算y,因为它知道这个表达式的值肯定是False(因为x是False)。这个现象称为短路计算。
or 布尔“或” 如果x是True,它返回True,否则它返回y的计算值。 x = True; y = False; x or y返回True。短路计算在这里也适用。

运算符优先级

如果你有一个如 2 + 3 * 4 那样的表达式,是先做加法呢,还是先做乘法?我们的中学数学告诉我们应当先做乘法——这意味着乘法运算符的优先级高于加法运算符。

下面这个表给出 Python 的运算符优先级,从最低的优先级(最松散地结合)到最高的优先级(最紧密地结合)。这意味着在一个表达式中,Python 会首先计算表中较下面的运算符,然后在计算列在表上部的运算符。

下面这张表(与 Python 参考手册中的那个表一模一样)已经顾及了完整的需要。事实上,我建议你使用圆括号来分组运算符和操作数,以便能够明确地指出运算的先后顺序,使程序尽可能地易读。例如,2 + (3 4)显然比 2 + 3 4 清晰。与此同时,圆括号也应该正确使用,而不应该用得过滥(比如 2 + (3 + 4))。

表 5.2 运算符优先级

运算符 描述
lambda Lambda表达式
or 布尔“或”
and 布尔“与”
not x 布尔“非”
in,not in 成员测试
is,is not 同一性测试
<,<=,>,>=,!=,== 比较
| 按位或
^ 按位异或
& 按位与
<<,>> 移位
+,- 加法与减法
*,/,% 乘法、除法与取余
+x,-x 正负号
~x 按位翻转
** 指数
x.attribute 属性参考
x[index] 下标
x[index:index] 寻址段
f(arguments...) 函数调用
(experession,...) 绑定或元组显示
[expression,...] 列表显示
{key:datum,...} 字典显示
'expression,...' 字符串转换

其中我们还没有接触过的运算符将在后面的章节中介绍。

在表中列在同一行的运算符具有 相同优先级 。例如,+和-有相同的优先级。

计算顺序

默认地,运算符优先级表决定了哪个运算符在别的运算符之前计算。然而,如果你想要改变它们的计算顺序,你得使用圆括号。例如,你想要在一个表达式中让加法在乘法之前计算,那么你就得写成类似(2 + 3) * 4的样子。

结合规律

运算符通常由左向右结合,即具有相同优先级的运算符按照从左向右的顺序计算。例如,2 + 3 + 4 被计算成(2 + 3) + 4。一些如赋值运算符那样的运算符是由右向左结合的,即 a = b = c 被处理为 a = (b = c)。

表达式

使用表达式

例 5.1 使用表达式


    #!/usr/bin/python
    # Filename: expression.py

    length = 5
    breadth = 2
    area = length * breadth
    print 'Area is', area
    print 'Perimeter is', 2 * (length + breadth)

(源文件:code/expression.py

输出


    $ python expression.py
    Area is 10
    Perimeter is 14

它如何工作

矩形的长度与宽度存储在以它们命名的变量中。我们借助表达式使用它们计算矩形的面积和边长。我们表达式 length breadth 的结果存储在变量 area 中,然后用 print 语句打印。在另一个打印语句中,我们直接使用表达式 2 (length + breadth)的值。

另外,注意 Python 如何打印“漂亮的”输出。尽管我们没有在'Area is'和变量 area 之间指定空格,Python 自动在那里放了一个空格,这样我们就可以得到一个清晰漂亮的输出,而程序也变得更加易读(因为我们不需要担心输出之间的空格问题)。这是 Python 如何使程序员的生活变得更加轻松的一个例子。

概括

我们已经学习了如何使用运算符、操作数和表达式——这些使任何程序的基本组成部分。接下来,我们将学习如何通过语句在我们的程序中使用这些部分。

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