2.2　運算符

Python中提供了非常豐富的運算符，有算術運算符、賦值運算符、比較運算符、邏輯運算符、位運算符等。這些運算符由Python解釋器直接提供，無需引入庫即可直接使用。本節分別介紹這些運算符。

2.2.1　算術運算符

Python中的算術運算符主要用于加減乘除及取整、取模和冪運算，共有7個，如表2.1所示。

表2.1　算術運算符

“+”運算符除了做正常的加法運算外，在序列中還可將兩個對象合并，具體的使用方式可以參看序列章節。如：

    >>> 3+4
    7
    >>> "a"+"b"
    'ab'

“*”運算符除了可以將兩個對象相乘以外，還可以將字符串重復若干次。如：

    >>> 3*6
    18
    >>> "ab"*5
    'ababababab'

/ 和 //（地板除）：/ 表示整數除法和浮點除法；//表示獲取不大于商的整數，可對整數和浮點數進行計算。如:

    >>> 12/10
    1.2
    >>> 12//10
    1
    >>> -12/10
    -1.2
    >>> -12//10
    -2

-12//10的結果-2是因為-12除以10得到的商為-1.2，取小于-1.2的最大整數值為-2。

“%”為取模運算，得到兩個數的余數。如：

    >>> 134%10
    4
    >>> -134%10
    6
    >>> 134%-10
    -6

正數的取模比較好理解，但是負數的取模，可能不太好理解。-134%10為什么是6？這跟所有程序語言的取模計算公式有關，Python也不例外。公式如下：

    r=a-n* (a//n) 

其中r為余數，a為被除數，n為除數。

由上面的公式可以得到：

-134%10=-134-10*（-134//10）=-134-10*（-14）=6

同理，134%-10=-6。

“**”為冪運算符。

    >>> 2**5                     ## 表示25
    32

注意：算術運算符是有優先級的，**→（+、-）→* 、/ 、// 、% → +、- 從左往右依次降低。（+、-）為正負號。* 、/ 、// 、%，優先級相同，+、-優先級相同，如果想提升優先級也可加小括號( )。

如：

    >>> print ( (-4) **2) 
    16
    >>> print (-4**2) 
    -16
    >>> print (30//7*4+15%2**3) 
    23

2.2.2　賦值運算符

Python中的賦值運算符除了可以給對象賦值以外，同時還兼有計算的功能。

如表2.2所示，除“=”號外，其余的7個賦值運算符也稱為增強賦值運算符。

表2.2　賦值運算符

其中增強型運算符，可將左側變量與右側表達式進行運算，并將結果賦給左側變量。

    >>> a+=b      ##等同于a=a+b
    >>> print (a) 
    25
    >>> a-=b      ##等同于a=a-b
    >>> print (a) 
    15
    >>> a*=3 ##等同于a=a*3
    >>> print (a) 
    45
    >>> a/=5 ##等同于a=a/5
    >>> print (a) 
    9.0
    >>> a%=2 ##等同于a=a%2
    >>> print (a) 
    1.0
    >>> a=4
    >>> a**=3 ##等同于a=a**3
    >>> print (a) 
    64
    >>> a//=9 ##等同于a=a//9
    >>> print (a) 
    7

2.2.3　比較（關系）運算符

Python中的比較運算符用于兩個運算對象之間的比較，有等于、不等于、大于、小于、大于等于、小于等于6種類型的比較運算符。比較運算的結果返回的為邏輯值。如表2.3所示。

表2.3　比較運算符

比較運算符中的等于、不等于、大于、小于、大于等于及小于等于示例程序如下：

    >>> a=5
    >>> b=8
    >>> a==b
    False
    >>> a!=b
    True
    >>> a>b
    False
    >>> a<b
    True
    >>> a>=b
    False
    >>> a<=b
    True

字符串、列表、元組等對象按順序進行比較，字符串按字符的ASCII碼進行比較。如：

    >>> x="abc"
    >>> y="acd"
    >>> print (x>y) 
    False
    >>> print (x<y) 
    True

先取x中的字符“a”與y中的字符“a”比較，兩者相等；再取x中的字符“b”與y中的字符“c”比較，“b”的ASCII碼值比“c”的ASCII碼值小，所以可以判斷x>y為False，x<y為True。

注意：在Python 3.0后，已不再使用<>（不等于）這個關系運算符。

在比較運算符中出現如下這種形式的比較運算，可以將其理解為兩個關系運算后的與運算。

    >>> print (3<4<9) 
    True

上面的表達式可以理解為print （3<4 and 4<9），3<4返回值為True，4<9返回值為True，True and True，最后輸出為True。

    >>> print (4<6!=6) 
    False

上面的表達式同樣可以理解為print （4<6 and 6!=6），4<6返回值為True，6!=6返回值為False，True and False，最后輸出為False。

2.2.4　位運算符

Python中的位運算符是按數值對應的二進制來進行計算的，主要有按位與、按位或、按位異或、按位取反、左移及右移運算，位運算規則如表2.4所示。

表2.4　位運算符

“&”按位與，先將左右兩邊的對象轉換成二進制后，再進行按位與運算。如：

    >>> a=10                    ## a=0000 1010
    >>> b=25                    ## b=0001 1001
    >>> a & b                    
    8

先將a，b轉換成等值的二進制數，a=0000 1010，b=0001 1001，進行按位與運算的結果為0000 1000，輸出時轉換成了十進制數為8。

其他位運算符操作之前也必須將操作對象先轉換成二進制后，再進行運算。

    >>> a | b
    27
    a=0000 1010, b=0001 1001, 按位或的結果為0001 1011, 輸出時轉換成了十進制數為27。
    >>> a^b
    19

a=0000 1010，b=0001 1001，按位異或的結果為0001 0011，輸出時轉換成了十進制數為19。

在計算機內部負數是用補碼來表示的，而正數是用原碼表示的。所以下面四點請牢記：

（1）在計算機里面，負數是以補碼表示的；

（2）原碼求補碼：先求負數絕對值的原碼，最高位變為1，其他位按位取反，再末位+1；

（3）補碼求原碼：末尾-1，符號位不變，其他位按位取反；

（4）取反操作是也是根據數值在計算機內部的二進制表示進行取反的。正數用原碼取反，負數用補碼取反。

    >>> ~a
    -11

求~a，即為求~10。

10的原碼：0000 1010

按位取反得到：1111 0101，從最高位（符號位：1為負數，0為正數）可以知道這是一個負數，因為負數以補碼表示，所以問題就變成了由補碼來求原碼了。

補碼：1111 0101

反碼：1111 0100

原碼：1000 1011

因為1000 1011的十進制數表示為-11，所以~a的值為-11。

如果求~-10，因為-10在計算機內部是用補碼表示的，所以要先得到-10的補碼表示。

10的原碼：0000 1010

-10的原碼：1000 1010

-10的反碼：1111 0101

-10的補碼：1111 0110

然后再按位取反：0000 1001

所以~-10為9

    >>> b>>2
    6

這邊b用8位二進制數表示為b=0001 1001，往右移位，因為a為正數，所以低位丟棄，高位補0，結果為0000 0110，轉換成十進制數為6。

2.2.5　邏輯運算符

Python中的邏輯運算符有與（and）、或（or）、非（not），參與運算的兩個對象，結果不一定為True或False。邏輯運算的規則如表2.5所示。

表2.5　邏輯運算符

“and”和“or”運算符，在Python中的結果有時不一定為False或True。如：

    >>> a=10
    >>> b=20
    >>> False and b            ##因為左側為False, 結果直接為False
    False
    >>> True and b             ##因為左側為True, 結果直接為右側的對象
    20
    >>> False or b             ##因為左側為False, 結果直接為右側的對象
    20
    >>> True or b ##因為左側為True, 結果直接為True
    True
    >>> a and b ##a為10, 非0為True, 結果為右側對象
    20
    >>> a or b ##a為10, 非0為True, 結果為a
    10