Python 语言支持很多种运算符,下面的表格按照运算符的优先级从高到低,对 Python 中的运算符进行了罗列。有了变量和运算符,我们就可以构造各种各样的表达式来解决实际问题。在计算机科学中,表达式是计算机程序中的句法实体,它由一个或多个常量、变量、函数和运算符组合而成,编程语言可以对其进行解释和计算以得到另一个值。不管使用什么样的编程语言,构造表达式都是非常重要的。
运算符 | 描述 |
| 索引、切片 |
| 幂 |
| 按位取反、正号、负号 |
| 乘、除、模、整除 |
| 加、减 |
| 右移、左移 |
| 按位与 |
| 按位异或、按位或 |
| 小于等于、小于、大于、大于等于 |
| 等于、不等于 |
| 身份运算符 |
| 成员运算符 |
| 逻辑运算符 |
| 赋值运算符 |
说明:所谓优先级就是在一个运算的表达式中,如果出现了多个运算符,应该先执行什么再执行什么的顺序。编写代码的时候,如果搞不清楚一个表达式中运算符的优先级,可以使用圆括号来确保运算的执行顺序。
算术运算符
Python 中的算术运算符非常丰富,除了大家最为熟悉的加、减、乘、除之外,还有整除运算符、求模(求余数)运算符和求幂运算符。下面的例子为大家展示了算术运算符的使用。
"""
算术运算符
Version: 1.0
Author: 骆昊
"""
print(321 + 12) # 加法运算,输出333
print(321 - 12) # 减法运算,输出309
print(321 * 12) # 乘法运算,输出3852
print(321 / 12) # 除法运算,输出26.75
print(321 // 12) # 整除运算,输出26
print(321 % 12) # 求模运算,输出9
print(321 ** 12) # 求幂运算,输出1196906950228928915420617322241
算术运算需要先乘除后加减,这一点跟数学课本中讲的知识没有区别,也就是说乘除法的运算优先级是高于加减法的。如果还有求幂运算,求幂运算的优先级是高于乘除法的。如果想改变算术运算的执行顺序,可以使用英文输入法状态下的圆括号(小括号),写在圆括号中的表达式会被优先执行,如下面的例子所示。
"""
算术运算的优先级
Version: 1.0
Author: 骆昊
"""
print(2 + 3 * 5) # 17
print((2 + 3) * 5) # 25
print((2 + 3) * 5 ** 2) # 125
print(((2 + 3) * 5) ** 2) # 625
赋值运算符
赋值运算符应该是最为常见的运算符,它的作用是将右边的值赋给左边的变量。赋值运算符还可以跟上面的算术运算符放在一起,组合成复合赋值运算符,例如:a += b
相当于a = a + b
,a *= a + 2
相当于a = a * (a + 2)
。下面的例子演示了赋值运算符和复合赋值运算符的使用。
"""
赋值运算符和复合赋值运算符
Version: 1.0
Author: 骆昊
"""
a = 10
b = 3
a += b # 相当于:a = a + b
a *= a + 2 # 相当于:a = a * (a + 2)
print(a) # 大家算一下这里会输出什么
注意:赋值运算构成的表达式本身不产生任何值,为了解决这个问题,Python 3.8中引入了一个新的赋值运算符
:=
,我们通常称之为海象运算符,大家可以猜一猜它为什么叫这个名字,我们后面用到的时候再为大家讲解这个运算符。
比较运算符和逻辑运算符
比较运算符也称为关系运算符,包括==
、!=
、<
、>
、<=
、>=
,我相信大家一看就能懂。需要提醒的是比较相等用的是==
,请注意这里是两个等号,因为=
是赋值运算符,我们在上面刚刚讲到过。比较不相等用的是!=
,跟数学课本中使用的并不相同,Python 2中曾经使用过<>
来表示不等于,在 Python 3中使用<>
会引发SyntaxError
(语法错误)。比较运算符会产生布尔值,要么是True
要么是False
。
逻辑运算符有三个,分别是and
、or
和not
。and
字面意思是“而且”,所以and
运算符会连接两个布尔值或者产生布尔值的表达式,如果两边的布尔值都是True
,那么运算的结果就是True
;左右两边的布尔值有一个是False
,最终的运算结果就是False
。当然,如果and
运算符左边的布尔值是False
,不管右边的布尔值是什么,最终的结果都是False
,这时运算符右边的布尔值会被跳过(专业的说法叫短路处理,如果and
右边是一个表达式,那么这个表达式不会执行)。or
字面意思是“或者”,所以or
运算符也会连接两个布尔值或产生布尔值的表达式,如果两边的布尔值有任意一个是True
,那么最终的结果就是True
。当然,or
运算符也是有短路功能的,当它左边的布尔值为True
的情况下,右边的布尔值会被短路(如果or
右边是一个表达式,那么这个表达式不会执行)。not
运算符的后面可以跟一个布尔值,如果not
后面的布尔值或表达式是True
,那么运算的结果就是False
;如果not
后面的布尔值或表达式是False
,那么运算的结果就是True
。
"""
比较运算符和逻辑运算符的使用
Version: 1.0
Author: 骆昊
"""
flag0 = 1 == 1
flag1 = 3 > 2
flag2 = 2 < 1
flag3 = flag1 and flag2
flag4 = flag1 or flag2
flag5 = not flag0
print('flag0 =', flag0) # flag0 = True
print('flag1 =', flag1) # flag1 = True
print('flag2 =', flag2) # flag2 = False
print('flag3 =', flag3) # flag3 = False
print('flag4 =', flag4) # flag4 = True
print('flag5 =', flag5) # flag5 = False
print(flag1 and not flag2) # True
print(1 > 2 or 2 == 3) # False
说明:比较运算符的优先级高于赋值运算符,所以上面的
flag0 = 1 == 1
先做1 == 1
产生布尔值True
,再将这个值赋值给变量flag0
。,
进行分隔,输出的内容之间默认以空格分开。
运算符和表达式应用举例
例子1:华氏温度转摄氏温度
要求:输入华氏温度将其转换为摄氏温度,华氏温度到摄氏温度的转换公式为:。
"""
将华氏温度转换为摄氏温度
Version: 1.0
Author: 骆昊
"""
f = float(input('请输入华氏温度: '))
c = (f - 32) / 1.8
print('%.1f华氏度 = %.1f摄氏度' % (f, c))
说明:上面代码中的
input
函数用于从键盘接收用户输入,由于输入的都是字符串,如果想处理成浮点小数来做后续的运算,可以用我们上一课讲解的类型转换的方法,用float
函数将str
类型处理成float
类型。
上面的代码中,我们对print
函数输出的内容进行了格式化处理,print
输出的字符串中有两个%.1f
占位符,这两个占位符会被%
之后的(f, c)
中的两个float
类型的变量值给替换掉,浮点数小数点后保留1位有效数字。如果字符串中有%d
占位符,那么我们会用int
类型的值替换掉它,如果字符串中有%s
占位符,那么它会被str
类型的值替换掉。
除了上面格式化输出的方式外,Python 中还可以用下面的办法来格式化输出,我们给出一个带占位符的字符串,字符串前面的f
表示这个字符串是需要格式化处理的,其中的{f:.1f}
和{c:.1f}
可以先看成是{f}
和{c}
,表示输出时会用变量f
和变量c
的值替换掉这两个占位符,后面的:.1f
表示这是一个浮点数,小数点后保留1位有效数字。
"""
将华氏温度转换为摄氏温度
Version: 1.1
Author: 骆昊
"""
f = float(input('请输入华氏温度: '))
c = (f - 32) / 1.8
print(f'{f:.1f}华氏度 = {c:.1f}摄氏度')
例子2:计算圆的周长和面积
要求:输入一个圆的半径,计算出它的周长()和面积()。
"""
输入半径计算圆的周长和面积
Version: 1.0
Author: 骆昊
"""
radius = float(input('请输入圆的半径: '))
perimeter = 2 * 3.1416 * radius
area = 3.1416 * radius * radius
print('周长: %.2f' % perimeter)
print('面积: %.2f' % area)
Python 中有一个名为math
的内置模块,该模块中定义了名为pi
的变量,它的值就是圆周率。如果要使用 Python 内置的这个pi
,我们可以对上面的代码稍作修改。
"""
输入半径计算圆的周长和面积
Version: 1.1
Author: 骆昊
"""
import math
radius = float(input('请输入圆的半径: '))
perimeter = 2 * math.pi * radius
area = math.pi * radius ** 2
print(f'周长: {perimeter:.2f}')
print(f'面积: {area:.2f}')
说明:上面代码中的
import math
表示导入math
模块,导入该模块以后,才能用math.pi
得到圆周率的值。
这里其实还有一种格式化输出的方式,是 Python 3.8 中增加的新特性,大家直接看下面的代码就明白了。
"""
输入半径计算圆的周长和面积
Version: 1.2
Author: 骆昊
"""
import math
radius = float(input('请输入圆的半径: ')) # 输入: 5.5
perimeter = 2 * math.pi * radius
area = math.pi * radius ** 2
print(f'{perimeter = :.2f}') # 输出:perimeter = 34.56
print(f'{area = :.2f}') # 输出:area = 95.03
说明:假如变量
a
的值是9.87
,那么字符串f'{a = }'
的值是a = 9.87
;而字符串f'{a = :.1f}'
的值是a = 9.9
。这种格式化输出的方式会同时输出变量名和变量值。
例子3:判断闰年
要求:输入一个1582年以后的年份,判断该年份是不是闰年。
"""
输入年份,闰年输出True,平年输出False
Version: 1.0
Author: 骆昊
"""
year = int(input('请输入年份: '))
is_leap = year % 4 == 0 and year % 100 != 0 or year % 400 == 0
print(is_leap)
说明:对于格里历(Gregorian calendar),即今天我们使用的公历,判断闰年的规则是:1. 公元年份非4的倍数是平年;2. 公元年份为4的倍数但非100的倍数是闰年;3. 公元年份为400的倍数是闰年。格里历是由教皇格里高利十三世在1582年10月引入的,作为对儒略历(Julian calendar)的修改和替代,我们在输入年份时要注意这一点。上面的代码通过
%
来判断year
是不是4
的倍数、100
的倍数、400
的倍数,然后用and
和or
运算符将三个条件组装在一起,前两个条件要同时满足,第三个条件跟前两个条件的组合只需满足其中之一。
总结
通过上面的讲解和例子,相信大家已经感受到了运算符和表达式的力量。实际编程中的很多问题,都需通过构造表达式来解决,所以变量、运算符、表达式对于任何一门编程语言都是极为重要的基础。如果本节课的内容有什么不理解的地方,一定不要着急进入下一课,先在评论区留言讨论,我会及时解答大家的问题。