小小运算符，构筑大世界-Python基础连载（七）

开篇

本期将介绍Python的运算符。

在正式开始之前，应该给运算符下个教科书式定义：

1	运算符用于执行程序代码运算，会针对一个以上操作数项目来进行运算(百度百科)

好吧，这定义越看越晕。不管他了，咱们直接开始，在实际操作中理解运算符！

需要注意的是，你如果见到x=x+1这种操作，千万不要把这与数学上的操作混为一谈。

前面也提起过，在数学上，x=x+1中的=是等于的意思，而在编程语言中，=是赋值的意思，将=右边的值赋值给=左边。

所以，x=x+1在数学上是不成立的，但是在编程语言中，是将变量x做了加1的操作。

算数运算符

1. + ：加法运算

2. -：减法运算

3. *：乘法运算

4. / ：普通除法运算

5. // ：整数除法（整除）运算

6. ** ：平方运算，a**b代表求a的b次方

7. % ：取余运算

上个栗子：

>>> 1+12
>>> 1-10
>>> 1*22
>>> 3/21.5
>>> 3//21
>>> 2**3#求2的3次方8
>>> 9%2#取余数，9//2=4，余11
>>> 13%5# 13//5=2，余33

比较运算符

1. ==：比较两个数是否相等

2. !=：比较两个数是否不等

3. >：比较两个数是否前者大于后者

4. <：比较两个数是否前者小于后者

5. >=：比较两个数是否前者大于等于后者

6. <=：比较两个数是否前者小于等于后者

下面的栗子中的返回值都是上期所讲的布尔类型，代表真或假。

>>> a=1
>>> b=2
>>> a==b#查看a是否等于b
False

>>> a!=b#查看a是否不等于b
True

>>> a>b#查看a是否大于b
False

>>> a<b#查看a是否小于b

True

赋值运算符

1. =：简单赋值运算符，将赋值运算符右侧的值赋值给左侧

2. +=：加法赋值运算符，a+=b等价于a=a+b

3. -=：减法赋值运算符，a-=b等价于a=a-b

4. *=：乘法赋值运算符，a*=b等价于a=a*b

5. /=：除法赋值运算符，a/=b等价于a=a/b

6. //=：整除赋值运算符，a//b等价于a=a//b

7. **=：幂赋值运算符，a**=b等价于a=a**b

8. %=：取模赋值运算符，a%=b等价于a=a%b

>>> x=3#将3赋值给x
>>> x+=1#等价于x=x+1，也就是将x+1的值赋值给x，这样x就被更新了
>>> print(x)
4

>>> x/=2#等价于x=x/2
>>> print(x)
2.0

>> x**=3#等价于x=x**3
>>> print(x)
8.0

逻辑运算符

1.and：布尔'与'

在a and b中，如果a与b的值都是True，那么就返回True,否则，只要有一个为False，那么就返回False。

>>> a=1
>>> b=1
>>> a and b #a与b都为True，返回True（1）
1

>>> c=0
>>> d=1
>>> c and d #有一个为False就返回False（0）
0

>>> e=0
>>> f=0
>> e and f #都为False，毫无疑问返回False
0

2.or：布尔'非'

在a or b中，只要有一个为True，就返回True，只有当两者都为False是，才返回False。

>>> a=1
>>> b=1
>>> a or b #都为True，毫无疑问返回True
1

>>> c=1
>>> d=0
>>> c or d #有一个为True，那就返回True
1

>>> e=0
>>> f=0
>>> e or f #全都为False，那就只能返回False了
0

3.not

相当于一个取反的操作

>>> a=1
>>> b=2
>>> not (a and b) # a and b 为真，取反为假
False

>>> c=0
>>> d=3
>> not (c and d) # c and d 为假，取反为真
True

>>> e=0
>>> f=0
>>> not (e and f) # e and f 为假，取反为真
True

成员运算符

1. in

在指定的序列中查找指定的值，如果能找到则返回True，否则返回False。

这里的序列可以是列表，可以是字符串，也可以是其他数据类型。鉴于目前本系列只讲了字符串，所以这里用字符串举例，其它数据类型其实也一样，以后遇到会说明的。

>>> s='hello world'
>>> 'he' in s
True

>>> 'nanji' in s
False

2.not in

与in的功能正好相反，直接看栗子：

>>> ss='I just love Python'
>>> 'love' not in ss
False

>>> 'hello' in ss
False

>>> 'hello ' not in ss
True

身份运算符

1. is

相信你还记得在字符串的增删改查那一期中，我们曾介绍过id()，当时是用它来查看两个变量中所存内容是不是来自同一个小房间（内存地址单元）。

这里的is所做的事情和上面所做事情基本是一样的

a is b就等价于id(a)==id(b)，这两个表达式都会返回一个布尔值，用来表明该表达式的对与错。

如果a与b所在的内存地址相同，则返回True，否则返回False。

对于入门来说，了解关于is的以上使用说明就足够了，本部分接下来的内容对于小白来说可能会感到难以理解，没关系，你大可跳过，以后用的多了自然就理解了。

举个栗子：

【注】以下实例均在Python自带的IDLE(3.7)中运行

【栗子1】

>>> a='abc'
>>> b='abc'
>>> a is b
True

>>> id(a)==id(b)
True

这个栗子中，在内存（房子）中开辟了一块内存空间（小房间），用来存储字符串'abc'，然后让变量a与b都指向这一块内存空间，就像这样：

再举个数字的栗子：

【栗子2】

>>> a=1
>>> b=1
>>> a is b
True

>>> id(a)==id(b)
True

这和上面的的字符串栗子的解释基本一样，只需将上图中的abc换成数字1即可。

但是，有一点要提出来的是，并不是所有的字符串和数字都是这样的，看下面的栗子：

【栗子3】

>>> a="hello world"
>>> b="hello world"
>>> a is b
False

>>> id(a)==id(b)
False

【栗子4】

>>> c=257
>>> d=257
>>> c is d
False

>>> id(c)==id(d)
False

惊不惊喜，意不意外？

究其原因，是因为Python中设置了一个“小整数对象池”，里面存积着许许多多的对象。如果你所创建的对象（这里先按照变量来理解就行）中的内容(假定内容为xxx）包含在在这个“小整数对象池”里面，那么当有两个不同的变量的内容都是xxx时，这两个变量就会同时指向这一块存储了xxx的内存空间。

如果xxx不包含在“小整数对象池”中，那么就会像【栗子3】和【栗子4】中一样，不同的变量，即使内容相同，也会指向不同的内存空间。

那你肯定想要知道，这个“小整数对象池”中的内容都有哪些？

我也不知道~(\手动狗头)

不过经过一番狂搜，我找到了如下答案：

（源：https://blog.csdn.net/BGONE/article/details/93311990?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1.nonecase&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1.nonecase）

（注：图中所讲的python shell就是我们一直说的IDLE。）

到这里就可以解释本部分的4个栗子了：

【栗子1】中的abc只由字母组成，【栗子2】中的1属于[-5,256]，所以两个变量可以指向同一块内存空间。而【栗子3】中的hello world中包含了空格，【栗子4】中的257不属于[-5,256]，因此不同的变量即使值相同，也会被存储在两块不同的内存空间中。

还需要说明的是，以上解释仅仅是针对IDLE,也就是图中所写python shell，如果你换了另一款PyCharm，那情况又会不一样。(这算是一种优化吧)。

这是我在PyCharm上的运行结果：

2.is not

相当于是is的取反操作，a is not b等价于id(a)!=id(b)。

位运算符

建议小白同学跳过这一部分，因为涉及到了计算机组成原理中的一些内容。

1.&：按位与运算符

这里的与和前面的逻辑运算符中的’布尔与’中的与是一个意思，所以，按位与运算，就是把参与运算的两个值先转换成二进制形式，然后逐位对应做and运算，对应位全为1则结果为1，否则只要有一个是位是0结果便是0。

举个栗子就清楚啦：

>>> x=12
>>> y=13
>>> bx=bin(x)#bin()用于将10进制转为2进制
>>> by=bin(y)#bin()用于将10进制转为2进制
>>> print(bx,by)

0b1100
0b1101

x和y对应的二进制表示分别为0b1100 、0b1101，注意0b是二进制的前缀，用来表明这是一个二进制数，并无数学意义。

1 2	>>> print(bin(x&y)) '0b1100'

所作运算得具体过程如下图所示：

2.|：按位或运算符

和&一样，只是对应位做的不是and运算，而是做or运算：

1 2	>>> print(bin(x\|y)) '0b1101'

3.^：按位异或运算符

对应位做异或运算，其余同上。

异或规则：对应位相同得0，不同得1

1 2	>>> print(bin(x^y)) '0b1'

4. ~：按位取反运算符

这里涉及到了计算机组成原理中的知识，不必深究，只需了解公式~x=-(x+1)即可。

1
2
3

>>> x12
>>> print(~x)
-13

按照公式~x=-(x+1)来走一遍：

1
2
3

>>> z=x+1
>>> print(-z)
-13

验证完毕。

5. <<与>>：左移运算符和右移运算符

也建议直接了解下以下公式：

左移m位，相当于原来的10进制数字乘以2的m次方，即new_x=x*(2**m)。

右移m位，相当于原来的10进制数字除以2的m次方并取整，即new_x=x//(2**m)。

>>> x
12
>>> print(x<<2) #x左移2位
48
>>> x*(2**2) #按公式计算得到相同结果
48

>>> x
12
>>> print(x>>2) #x右移2位
3
>>> x//(2**2) #按公式计算得到相同结果
3