python_运算符与表达式

时间:2024-06-22 13:35:32

运算符与表达式

  • python运算符

    运算符 功能说明
    + 算术加法,列表、元组、字符串合并与连接,正号
    - 算术减法,集合差集,相反数
    * 算术乘法,序列重复
    / 真除法
    // 求整商,但如果操作数中有实数的话,结果为实数形式的整数
    % 求余数,字符串格式化
    ** 幂指数
    <,<=,>,>=,==,!= (值)大小比较,集合的包含关系比较
    or 逻辑或
    and 逻辑与
    not 逻辑非
    in 成员测试
    is 对象同一性测试,即测试是否为同一对象或内存地址是否相同
    |,^,&,<<,>>,~ 位或,位异或,位与,左移位,有移位,位求反
    &,|,^ 集合交集、并集、对称差集
    @ 矩阵相乘运算符

算术运算符

  • +运算符除了用于算术加法以外,还可以用于列表、元组、字符串的连接,但不支持不同类型的对象之间相加或连接

    >>> [1,2,3] + [4,5,6]
    [1, 2, 3, 4, 5, 6]
    >>> (1,2,3) + (4,)
    (1, 2, 3, 4)
    >>> 'abc' + '1234'
    'abc1234'
    >>> 'A' + 1   # 不支持字符与数字相加,抛出异常
    Traceback (most recent call last):
     File "<stdin>", line 1, in <module>
    TypeError: must be str, not int
    >>> True + 3
    4
    >>> False + 3
    3
  • *运算符除了表示算术乘法,还可用与列表、元组、字符串这几个序列类型与整数的乘法,表示序列元素的重复,生成新的序列对象。字典和集合不支持与整数的相乘,因为其中的元素是不允许重复的。

    >>> True*3
    3
    >>> False * 4
    0
    >>> [1,2,3] * 3
    [1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3]
    >>> (1,2,3) * 2
    (1, 2, 3, 1, 2, 3)
    >>> 'abc'*3
    'abcabcabc'
  • 运算符/和//在python中分别表示算术除法和算术求整商

    >>> 3/2
    1.5
    >>> 15 // 4
    3
    >>> 15.0 // 4
    3.0
    >>> -15 // 4  # 向下取整
    -4
  • %运算符可以用与整数或实数的求余数运算,还可以用于字符串格式化,但是并不推荐这种用法

    >>> 789 % 23
    7
    >>> 123.45 % 3.2
    1.849999999999996
    >>> '%c,%d'%(65,65)
    'A,65'
    >>> '%f,%s'%(65,65)
    '65.000000,65'
  • **运算符表示幂乘,等价与内置函数pow()

    >>> 3 ** 2
    9
    >>> pow(3,2,8) # 等价于(3**2)%8
    1
    >>> 9 ** 0.5
    3.0
    >>> (-9)**0.5 # 可以计算负数的平方根
    (1.8369701987210297e-16+3j)

关系运算符

  • python关系运算符最大的特点是可以连用,其含义于我们日常的理解完全一致。使用关系运算符的一个最中要的前提是,操作数之间必须可以比较大小

    >>> 1<3<5 # 等价于1<3 and 3<5
    True
    >>> 1<5>2
    True
    >>> 1>6<8
    False
    >>> 1>6<math.sqrt(9) # 具有惰性求值或者逻辑短路的特点
    False
    >>> 1<6<math.sqrt(9)
    Traceback (most recent call last):
     File "<stdin>", line 1, in <module>
    NameError: name 'math' is not defined
    >>> import math
    >>> 1<6<math.sqrt(9)
    False
    >>> 'Hello'>'world' # 比较字符串的大小
    False
    >>> {1,2,3}<{1,2,3,4} # 测试是否是子集
    True
    >>> [1,2,3]<[1,2,4] # 比较列表的大小
    True
    >>> [1,2,3]<[1,2,3]
    False
    >>> [1,2,3]<[1,1,4]
    False
    >>> 'Hello'>3 # 字符串和数字不能比较
    Traceback (most recent call last):
     File "<stdin>", line 1, in <module>
    TypeError: '>' not supported between instances of 'str' and 'int'
    >>> {1,2,3}=={3,2,1}  # 测试两个集合是否相等
    True
    >>> {1,2,4}>{1,2,3}
    False
    >>> {1,2,4}>{1,2}  # 测试是否子集True>>> {1,2,4}>{1,2,4}False

成员测试运算符in与同一性测试运算符is

  • 成员测试运算符in

    >>> 3 in [1,2,3]
    True
    >>> 5 in range(1,10,1) # range()是用来生成指定范围数字的内置函数
    True
    >>> 'abc' in 'abcfhdgd'
    True
    >>> for i in (3, 5, 7):
    ...   print(i,end='\t')
    ...
    3       5       7       >>>
  • 同一性测试运算符is

    测试两个对象是否是同一个,如果两个对象是同一个,两者具有相同的地址

    >>> 3 is 3
    True
    >>> x = [300, 300, 300] # 基于值的内存管理,同一个值在内存中只有一份
    >>> x[0] is x[1]
    True
    >>> x = [1, 2, 3]
    >>> y = [1, 2, 3]
    >>> x is y
    False
    >>> x[0] is y[0]
    True
    >>> x.append(4)
    >>> x
    [1, 2, 3, 4]
    >>> x = y
    >>> x
    [1, 2, 3]
    >>> x is y
    True
    >>> x.append(4)
    >>> x
    [1, 2, 3, 4]
    >>> y
    [1, 2, 3, 4]
    >>>

位运算与集合运算

  • 位运算符只能用于整数

  • 位运算规则

    # 位与运算&
    1 & 1 = 1
    1 & 0 = 0 & 1 = 0 & 0 = 0
    # 位或运算
    1 | 1 = 1 | 0 = 1
    0 | 1 = 1
    0 | 0 = 0
    # 位异或运算
    1 ^ 1 = 0 ^ 0 = 0
    0 ^ 1 = 1 ^ 0 = 1
    # 左位移时右侧补0,每左位移一位相当于乘以2;右位移时左侧补0,每右位移一位相当于除以2
  • 示例

    >>> 3 << 2
    12
    >>> 23 >> 2
    5
    >>> 3 & 7
    3
    >>> 3 | 8
    11
    >>> 3 ^ 5
    6
  • 集合的并集、交集、对称差集、差集

    >>> {1, 2, 3} | {3, 4, 5} # 并集
    {1, 2, 3, 4, 5}
    >>> {1, 2, 3} & {3, 4, 5} # 交集
    {3}
    >>> {1, 2, 3} ^ {3, 4, 5} # 对称差集
    {1, 2, 4, 5}
    >>> {1, 2, 3} - {3, 4, 5} # 差集
    {1, 2}

逻辑运算符

  • 逻辑运算符and、or、not常用来连接条件表达式构成更加复杂的条件表达式,并且and和or具有惰性求值或逻辑短路的特点;注意:运算符and和or并不一定会返回True或False,而是得到最后一个被计算的表达式的值,但是运算符not一定会返回True或False。

    >>> 3 > 5 and a > 5
    False
    >>> 3 > 5 or a > 5
    Traceback (most recent call last):
     File "<stdin>", line 1, in <module>
    NameError: name 'a' is not defined
    >>> 3 < 5 or a > 5
    True
    >>> 3 and 6
    6
    >>> 3 and 5 > 2
    True
    >>> 3 not in [1, 2, 3]
    False
    >>> 3 is not 5
    True
    >>> not 3
    False
    >>> not 0
    True
    >>>

矩阵运算符@

>>> import numpy        # numpy是用于科学计算的Python扩展库
>>> x = numpy.ones(3) # ones()函数用于生成全1矩阵,参数表示矩阵大小
>>> m = numpy.eye(3) * 3 # eye()函数用于生成单位矩阵
>>> m[0,2] = 5
>>> m[2,0] = 3
>>> x
array([1., 1., 1.])
>>> m
array([[3., 0., 5.],
      [0., 3., 0.],
      [3., 0., 3.]])
>>> x@m
array([6., 3., 8.])