python_运算符与表达式

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.])

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