简明Python3教程 7.运算符和表达式

简介

你写的大多数逻辑行都包含表达式。表达式的一个简单例子是2 + 3。一个表达式可分为操作符和操作数两部分。

操作符的功能是执行一项任务；操作符可由一个符号或关键字代表，如+ 。操作符需要数据以供执行其功能，这些数据名为操作数。在上面的例子中，2和3是操作数。

操作符

我们在这里简单地介绍操作符及其用途：

你可在Python解释器中交互验证下面给出的例子。例如，验证2 + 3，在Python解释器提示符中输入：

>>> 2 + 3

5

>>> 3 * 5

15

>>>

操作符及其用途
操作符	名称	用途	举例
+	加	使两操作数相加	`3 + 5` 得到 `8`. `'a' + 'b'` 得到 `'ab'`.
-	减	求出前后两数之差。若第一个操作数未写则默认为0。	`-5.2` 得道一个负数， `50 - 24`得到`26`。
*	乘	得出两数乘积或返回重复若干次的字符串。	`2 * 3`得到`6`。`'la' * 3`得到`'lalala'`.
**	幂	返回x的y次幂。	`3 ** 4`得到`81` （ `3 * 3 * 3 * 3`）
/	除	将x除以y。	`4 / 3` 得到 `1.3333333333333333`。
//	取整除	返回最大的整数商。	`4 // 3` 得到 `1`。
%	取模	返回余数。	`8% 3` 得到`2`。 `-25.5% 2.25`得到`1.5`.
<<	左位移	将操作数向左移动若干bit位。（数字在内存中以二进制表示）	`2 << 2` 得到 `8`。 `2`在二进制中表示为`10` 。左位移两bit位后得到`1000`，十进制中表示为`8`。
>>	右位移	将操作数向右移动若干bit位。	`11 >> 1`得到`5`， `11`二进制下表示为`1011`，右位移一位后得到`101`，十进制中表示为`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布尔值`True`或`False`。请注意布尔值大小心敏感。	`5 < 3`得到`False`，`3 < 5`得到`True`. 比较运算符可任意连接，如`3 < 5 < 7`得到`True`.
>	大于	返回x是否大于y。	`5 > 3` 得到`True`。如果两个操作符都是数字，解释器会将其转换到同一类型后再比较。若否则返回`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 >= 3`得到`True`。
==	等于	比较两操作数是否相等。	`x = 2; y = 2; x == y`得到`True`。 `x = 'str'; y = 'stR'; x == y`得到`False`。 `x = 'str'; y = 'str'; x == y`得到`True`。
!=	不等于	比较两操作数是否不相等。	`x = 2; y = 3; x!= y`得到`True`。
not	布尔非	若X为`True`则返回`False`，反之亦然。	`x = True; not x`返回`False`。
and	布尔与	无论y值为何，若X为`False`则`x and y` 返回`False`。	`x = False; y = True; x and y`由于x为`False`返回`False`。此例中Python因为已知and左值为`False`而不会计算整个布尔表达式，这是短路求值法。
or	布尔或	若x为`True`则返回`True`，否则返回y的布尔值。	`x = True; y = False; x or y`返回`True`。布尔或同样使用短路求值。

数学运算与赋值捷径

对一个变量进行运算后再赋值给其自身是常见的，因此对于此类表达式有对应捷径：

你可将：

a = 2; a = a * 3

写成：

a = 2; a *= 3

注意：变量 = 变量操作符表达式变为了变量操作符= 表达式

运算顺序

如果你遇到了类似2 + 3 * 4的表达式，首先做加法还是乘法？先做乘法，高中数学如是说。这意味着乘法运算符比加法运算符有更高的优先级。

下表中以从低到高的顺序给出了Python中操作符优先级列表。给定一个表达式，Python将会首先计算在此表中靠下的操作符与表达式，然后计算靠上的操作符与表达式。

此表取自Python reference manual，包括了所有的运算符。建议使用圆括号标注具有较高优先级的部分，这可使程序更可读。详情请看改变计算顺序。

操作符优先级
操作符	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
<, <=, >, >=,!=, ==	比较运算符
\|	按位或
^	按位异或
&	按位与
<<, >>	位移
+, -	加减
*, /, //, %	乘除、取整除、取余
+x, -x	正负
~x	按位非
**	幂
x.attribute	属性引用
x[index]	下标
x[index1:index2]	寻址段
f(arguments …)	函数调用
(expressions, …)	显示绑定或元组
[expressions, ...]	显示列表
{key:datum, …}	显示字典

表中仍未接触到的运算符将会在后续章节中说明。

拥有相同优先级的运算符位于上表的同一行中，例如+和-拥有相同优先级。

改变计算顺序

使用括号可增加表达式可读性。例如2 + (3 * 4)就比需要运算符优先级知识的2 + 3 * 4更好理解。但是仍要避免过量使用括号，例如(2 + (3 * 4))。

使用括号还可以改变运算顺序，例如在(2 + 3) * 4中括号使表达式先进行加法运算后进行乘法运算。

结合律

操作符在优先级相同的情况下从左向右计算，例如2 + 3 + 4等价于(2 + 3) + 4。另一些运算符如赋值运算符从右向左计算，例如a = b = c等价于a = (b = c)。

表达式

例子:

#!/usr/bin/python

# Filename: 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：

矩形的长与宽存储在同名变量中。我们通过计算面积与周长的表达式得出这两个值。我们将表达式length * breadth的值存储在变量area中，并使用print函数打印变量值。在第二种情况中，我们直接使用print函数打印表达式2 * (length + breadth)的值。

另外即便我们没有专门在'Area is'与变量area中加入空格，Python仍美观地打印出了此输出。Python自动为我们生成了一个漂亮的输出格式并因此令程序更可读：我们不需要担心输出字符串中的空格。这是另一个Python简化程序员工作的例子。

总结

我们了解了书写任何程序都需要的砖块：操作符、操作数和表达式。下一步我们将了解如何在程序中使用这三者。