Python 基本运算符

Python 基本运算符

运算符是 Python 中执行操作的特殊符号或关键字。这些值称为操作数（operands）。

例如，在表达式 4 + 5 中，+ 是运算符（operator），而 4 和 5 是操作数。该表达式的值为 9。

运算符的类型

Python 支持多种类型的运算符：

• 算术运算符 (Arithmetic Operators)
• 比较（关系）运算符 (Comparison (Relational) Operators)
• 赋值运算符 (Assignment Operators)
• 逻辑运算符 (Logical Operators)
• 位运算符 (Bitwise Operators)
• 成员运算符 (Membership Operators)
• 身份运算符 (Identity Operators)

让我们来探讨每种类型。

Python 算术运算符

这些运算符执行标准的数学计算。假设 a = 10 且 b = 20。

运算符	描述	示例 (a=10, b=20)
+ 加法	对操作数的值进行相加。	a + b 的结果是 30
- 减法	从左操作数中减去右操作数。	a - b 的结果是 -10
* 乘法	对操作数的值进行相乘。	a * b 的结果是 200
/ 除法	用左操作数除以右操作数。结果始终是浮点数（float）。	b / a 的结果是 2.0
% 取模	返回除法的余数。	b % a 的结果是 0。13 % a 的结果是 3。
** 幂运算	左操作数求右操作数次幂。	a ** 2 的结果是 100 (10 的 2 次幂)
// 整除	执行除法并向下取整到最接近的整数。	9 // 2 的结果是 4。9.0 // 2.0 的结果是 4.0。

Python 比较运算符

这些运算符比较两个值，并返回布尔值（True 或 False）结果。它们也称为关系运算符。假设 a = 10 且 b = 20。

运算符	描述	示例 (a=10, b=20)
== 等于	如果两个操作数相等，则返回 True。	a == b 为 False。a == 10 为 True。
!= 不等于	如果操作数不相等，则返回 True。	a != b 为 True。a != 10 为 False。
> 大于	如果左操作数大于右操作数，则返回 True。	a > b 为 False。
< 小于	如果左操作数小于右操作数，则返回 True。	a < b 为 True。
>= 大于或等于	如果左操作数大于或等于右操作数，则返回 True。	a >= b 为 False。a >= 10 为 True。
<= 小于或等于	如果左操作数小于或等于右操作数，则返回 True。	a <= b 为 True。a <= 10 为 True。

注意：运算符 <> 在 Python 3 中已弃用；请改用 !=。

Python 赋值运算符

这些运算符用于给变量赋值，通常结合了算术运算和赋值操作。假设初始时 a = 10，b = 20，且 c = 0。

运算符	描述	示例 (a=10)
= 赋值	将右操作数的值赋给左操作数。	c = a + b 将 30 赋给 c。
+= 加并赋值	将右操作数加到左操作数上，并将结果赋回给左操作数。	c += a 等价于 c = c + a。如果 c 最初是 0，c 会变为 10。
-= 减并赋值	从左操作数中减去右操作数，并将结果赋给左操作数。	c -= a 等价于 c = c - a。
*= 乘并赋值	将左操作数乘以右操作数，并将结果赋给左操作数。	c *= a 等价于 c = c * a。
/= 除并赋值	将左操作数除以右操作数，并将结果（浮点数）赋给左操作数。	c /= a 等价于 c = c / a。
%= 取模并赋值	执行取模运算，并将结果赋给左操作数。	c %= a 等价于 c = c % a。
**= 幂并赋值	左操作数求右操作数次幂，并将结果赋给左操作数。	c **= a 等价于 c = c ** a。
//= 整除并赋值	执行整除运算，并将结果赋给左操作数。	c //= a 等价于 c = c // a。

Python 位运算符

位运算符将操作数视为二进制位序列（比特）进行操作。它们常用于低级别操作或优化。假设 a = 60 且 b = 13。

二进制表示：

`a = 60  -> 0011 1100`
`b = 13  -> 0000 1101`

运算符	描述	示例 (a=60, b=13)
& 按位与	如果两个对应的位都是 1，则将该位设置为 1。	a & b 的结果是 12 (0000 1100)
| 按位或	如果对应的位中至少有一个是 1，则将该位设置为 1。	a | b 的结果是 61 (0011 1101)
^ 按位异或	如果对应的位中只有一个是 1，则将该位设置为 1。	a ^ b 的结果是 49 (0011 0001)
~ 按位取反（补码）	反转所有位（0 变 1，1 变 0）。应用于一个操作数。结果取决于数字表示方式（例如，带符号整数的补码）。	~a 的结果是 -61。在典型的补码系统中，对于正整数，结果是 -(a + 1)。
<< 左移	将左操作数的位向左移动由右操作数指定的位数。从右侧填充零。	a << 2 的结果是 240 (1111 0000)
>> 右移	将左操作数的位向右移动由右操作数指定的位数。从左侧填充符号位（算术右移）或零（逻辑右移 - Python 执行算术右移）。	a >> 2 的结果是 15 (0000 1111)

Python 逻辑运算符

这些运算符用于组合条件语句。假设 x = True 且 y = False。

运算符	描述	示例 (x=True, y=False)
and 逻辑与	如果两个操作数都为真（True），则返回 True。	x and y 的结果为 False。
or 逻辑或	如果至少一个操作数为真（True），则返回 True。	x or y 的结果为 True。
not 逻辑非	如果操作数为假（False），则返回 True；如果操作数为真（True），则返回 False。	not x 的结果为 False。not y 的结果为 True。

Python 成员运算符

这些运算符测试序列（如字符串、列表、元组、集合、字典键）是否包含特定项。假设 my_list = [1, 2, 3]。

运算符	描述	示例 (my_list=[1, 2, 3])
in	如果值/变量在序列中找到，则返回 True。	2 in my_list 的结果为 True。
not in	如果值/变量未在序列中找到，则返回 True。	4 not in my_list 的结果为 True。

Python 身份运算符

这些运算符比较两个对象的内存位置，检查它们是否引用完全相同的对象实例。假设 x = [1, 2]，y = [1, 2]，z = x。

运算符	描述	示例 (x=[1,2], y=[1,2], z=x)
is	如果两个变量指向内存中的同一个对象，则返回 True。	x is z 的结果为 True（z 引用与 x 相同的列表对象）。x is y 的结果为 False（x 和 y 是不同的列表对象，即使它们的内容相同）。
is not	如果两个变量指向内存中的不同对象，则返回 True。	x is not y 的结果为 True。x is not z 的结果为 False。

注意：is 用于身份比较（是否是同一个对象），== 用于相等性比较（值是否相同）。

Python 运算符优先级

当一个表达式包含多个运算符时，Python 会根据优先级以特定的顺序进行评估。优先级较高的运算符会先被评估。可以使用括号 () 来覆盖默认优先级。

下表列出了从最高优先级（顶部）到最低优先级（底部）的运算符：

运算符	描述
()	括号（分组）
f(args...), x[index], x[index:slice], x.attribute	函数调用、下标 ([])、切片 ([:])、属性引用 (.attribute)
await x	await x 等待表达式
**	** 幂运算（右结合）
+x, -x, ~x	+x, -x, ~x 正号、负号、按位取反（一元运算符）
*, /, //, %	*, /, //, % 乘法、除法、整除、取模
+, -	+, - 加法和减法
<<, >>	<<, >> 位左移和右移
&	& 按位与
^	^ 按位异或
|	| 按位或
in, not in, is, is not, <, <=, >, >=, !=, ==	in, not in, is, is not, <, <=, >, >=, !=, == 比较运算符，包括成员测试和身份测试
not x	not x 逻辑非
and	and 逻辑与
or	or 逻辑或
if else	if else 条件表达式
lambda	lambda Lambda 表达式
:=	:= 赋值表达式（海象运算符）

理解运算符优先级有助于编写可预测且正确的代码。