Python 程序设计 - 7. 运算符
引入
在 Python 中，运算符用于执行数学运算、逻辑运算、比较等操作。了解 Python 中的各种运算符及其使用方式是学习 Python 编程的基础。通过运算符，我们可以操作变量和常量，进行加、减、乘、除等基本运算，也可以进行复杂的逻辑判断、集合操作等。
在本篇文章中，我们将介绍 Python 中常见的运算符，并通过案例展示如何使用它们。
介绍
Python 中的运算符可以分为以下几类：
- 算术运算符：进行基本的数学运算，如加法、减法、乘法、除法等。
- 比较运算符：用于比较两个值的大小、是否相等等。
- 逻辑运算符：用于进行逻辑运算，主要包括与（
and）、或（or）和非（not）。 - 赋值运算符：用于将值赋给变量。
- 位运算符：用于处理位级别的操作，如与、或、异或等。
- 成员运算符：用于判断某个元素是否是某个集合的成员。
- 身份运算符：用于判断两个对象是否引用自同一个内存地址。
接下来，我们将一一介绍这些运算符及其使用方法。
语法 + 案例
1. 算术运算符
算术运算符用于执行数学运算，包括加、减、乘、除、取余、幂运算和整除。
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
+ | 加法 | 5 + 3 |
- | 减法 | 5 - 3 |
* | 乘法 | 5 * 3 |
/ | 除法 | 5 / 3 |
// | 整除 | 5 // 3 |
% | 取余 | 5 % 3 |
** | 幂运算 | 5 ** 3 |
示例 1：基础算术运算
a = 5
b = 3
# 加法
print(a + b) # 输出：8
# 减法
print(a - b) # 输出：2
# 乘法
print(a * b) # 输出：15
# 除法
print(a / b) # 输出：1.6666666666666667
# 整除
print(a // b) # 输出：1
# 取余
print(a % b) # 输出：2
# 幂运算
print(a ** b) # 输出：125
2. 比较运算符
比较运算符用于比较两个值的关系，返回布尔值 True 或 False。
| 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 |
示例 2：比较运算符
a = 5
b = 3
# 等于
print(a == b) # 输出：False
# 不等于
print(a != b) # 输出：True
# 大于
print(a > b) # 输出：True
# 小于
print(a < b) # 输出：False
# 大于等于
print(a >= b) # 输出：True
# 小于等于
print(a <= b) # 输出：False
3. 逻辑运算符
逻辑运算符用于判断多个条件的真假，常用于 if 语句中进行条件判断。
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
and | 与运算，两个条件都为 True 时返回 True | a > b and b > 0 |
or | 或运算，至少一个条件为 True 时返回 True | a > b or b < 0 |
not | 非运算，取反条件的真假值 | not (a > b) |
示例 3：逻辑运算符
a = 5
b = 3
c = 0
# and 运算
print(a > b and b > c) # 输出：True
# or 运算
print(a < b or b > c) # 输出：True
# not 运算
print(not (a < b)) # 输出：True
4. 赋值运算符
赋值运算符用于将值赋给变量。常见的赋值运算符包括 =、+=、-=、*=、/= 等。
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
= | 赋值 | a = 5 |
+= | 加法赋值 | a += 5 |
-= | 减法赋值 | a -= 5 |
*= | 乘法赋值 | a *= 5 |
/= | 除法赋值 | a /= 5 |
//= | 整除赋值 | a //= 5 |
%= | 取余赋值 | a %= 5 |
**= | 幂运算赋值 | a **= 5 |
示例 4：赋值运算符
a = 5
# 加法赋值
a += 3
print(a) # 输出：8
# 减法赋值
a -= 2
print(a) # 输出：6
# 乘法赋值
a *= 2
print(a) # 输出：12
# 除法赋值
a /= 3
print(a) # 输出：4.0
5. 位运算符（不学）
位运算符用于对整数类型的数据进行位级操作。
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
& | 按位与 | a & b |
| | 按位或 | a | b |
^ | 按位异或 | a ^ b |
~ | 按位取反 | ~a |
<< | 左移 | a << 1 |
>> | 右移 | a >> 1 |
示例 5：位运算符（不学）
a = 5 # 二进制 0101
b = 3 # 二进制 0011
# 按位与
print(a & b) # 输出：1（二进制 0001）
# 按位或
print(a | b) # 输出：7（二进制 0111）
# 按位异或
print(a ^ b) # 输出：6（二进制 0110）
# 按位取反
print(~a) # 输出：-6（二进制 1010，表示按位取反）
# 左移
print(a << 1) # 输出：10（二进制 1010）
# 右移
print(a >> 1) # 输出：2（二进制 0010）
6. 成员运算符
成员运算符用于检查某个值是否在指定的序列（如字符串、列表、元组）中。
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
in | 如果元素在序列中，则返回 True | "a" in "apple" |
not in | 如果元素不在序列中，则返回 True | "b" not in "apple" |
示例 6：成员运算符（后面会学）
a = [1, 2, 3, 4, 5]
# 检查元素是否在列表中
print(3 in a) # 输出：True
# 检查元素是否不在列表中
print(6 not in a) # 输出：True
7. 身份运算符（后面会学）
身份运算符用于比较两个对象在内存中的地址是否相同。常见的身份运算符有 is 和 is not。
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
is | 判断两个对象是否引用自同一个内存地址 | a is b |
is not | 判断两个对象是否引用自不同的内存地址 | a is not b |
示例 7：身份运算符
a = [1, 2, 3]
b = a # b 和 a 引用相同的内存地址
c = [1, 2, 3] # c 是一个新的列表，虽然内容相同，但内存地址不同
# 判断 a 和 b 是否指向相同的对象
print(a is b) # 输出：True
# 判断 a 和 c 是否指向相同的对象
print(a is c) # 输出：False
# 判断 a 和 c 是否指向不同的对象
print(a is not c) # 输出：True
代码说明
-
算术运算符：用于执行数学计算，包括加、减、乘、除等。通过这些运算符，我们可以对数字进行各种常见的计算。
-
比较运算符：用于比较两个值的大小或是否相等，返回
True或False。它们常用于条件语句中判断是否满足某个条件。 -
逻辑运算符：用于组合多个条件表达式进行逻辑判断。常用于
if语句中进行多重条件判断。 -
赋值运算符：用于将一个值赋给变量。它们还支持将某个变量的当前值与其他值进行运算后再赋回去，例如
a += 5等。 -
位运算符：对整数值的二进制位进行操作，常用于底层编程和优化。
-
成员运算符：检查一个元素是否是某个序列（如列表、字符串等）的成员，返回布尔值。
-
身份运算符：检查两个变量是否引用相同的内存地址。对于不可变对象（如字符串、元组等），Python 通常会在内存中复用对象，而对于可变对象（如列表、字典等），则会创建新的对象。
练习题
练习 1：用算术运算符计算 (5 + 3) * 2 的值
答案：
result = (5 + 3) * 2
print(result) # 输出：16
练习 2：输入两个数字，使用比较运算符判断它们是否相等，并输出结果
答案：
a = int(input("请输入第一个数字: "))
b = int(input("请输入第二个数字: "))
# 判断两个数字是否相等
print(a == b) # 输出：True 或 False
练习 3：判断某个数字是否大于 10 且小于 20，使用逻辑运算符
答案：
num = int(input("请输入一个数字: "))
# 判断数字是否大于 10 且小于 20
print(num > 10 and num < 20) # 输出：True 或 False
练习 4：用赋值运算符对一个数字进行加法和乘法操作
答案：
num = 5
num += 3 # 加法赋值
num *= 2 # 乘法赋值
print(num) # 输出：16
练习 5：用成员运算符判断某个字符是否在字符串中
答案：
string = "hello"
char = input("请输入一个字符: ")
# 判断字符是否在字符串中
print(char in string) # 输出：True 或 False
练习 6（后面会学）：判断两个变量是否引用同一个对象，使用身份运算符
答案：
a = [1, 2, 3]
b = a # b 和 a 指向同一个对象
# 判断 a 和 b 是否是同一个对象
print(a is b) # 输出：True
总结
在本篇文章中，我们介绍了 Python 中常见的运算符，包括算术运算符、比较运算符、逻辑运算符、赋值运算符、位运算符、成员运算符和身份运算符。运算符是 Python 编程中的基础，掌握它们的使用方法能够帮助我们进行各种基本的计算、条件判断、逻辑运算等操作。理解并熟练使用运算符是成为 Python 高手的重要一步。
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