Python基本语法之运算符功能与用法详解

2023-08-10 14:57:04 63

本文实例讲述了Python基本语法之运算符功能与用法。分享给大家供大家参考，具体如下：

前言

在前面的博文介绍了Python的数据结构之后，接下来结合Python操作符来对Python程序中的数据进行处理。操作符/运算符的使用，可简洁地表示内建类型的对象处理。主要是对程序中的数据进行逻辑操作、算术操作、比较操作等动作行为，本质是将在程序中会非常常用的程序操作封装成成类或函数后，再以字符的形式调用，使执行程序语言更加简洁和符合国际化。

软件环境

操作系统
- UbuntuKylin14.04
软件
- Python2.7.6
- IPython4.0.0

身份运算符

身份运算符用来判断两个变量的引用对象是否指向同一个内存对象，即id(varibale1)?=id(variable2)。
is：判断两个标识符是不是引用自一个对象
isnot：判断两个标识符是不是引用自不同对象
需要注意的是：is和==的意义并不相同。

In[11]:[]==[]
Out[11]:True
In[12]:[]is[]
Out[12]:False

概括性而言，is是判断两个变量是否引用同一个对象，而==则是判断两个变量引用的对象的值是否一致。要很好的理解两者间的区别需要从Python对象的三要素说起。

Python对象的三要素：id、type、value

id：是对象的唯一标识，是对象在内存中的存储地址。
type：是对象的数据类型
value：是对象的值，是对象在内存中存放的数据。

其中is的判断依据是对象的id，==的判断依据是对象value，例如：

In[25]:name1={'fan':'jmilk'}
In[26]:name2=name1.copy()
In[27]:name1==name2
Out[27]:True
In[28]:name1isname2
Out[28]:False
In[29]:id(name1),id(name2)
Out[29]:(140197805793640,140197805796720)

上述例子，name2是name1调用copy()函数后返回的一个新的对象，所以两者的id()不相等，而两个变量在内存和中的vale却是相等的。

算术运算符

Operator Description +\- 加\减，其中'+'可以重载为连接符，连接两个字符或字符串 *\** 乘\求平，其中*可以重载为重复 /\%\// 除\求余\取整除，其中%可以重载为格式化，取整除返回商的整数部分

**注：**Python除法需要注意的方面(Python2.x版本，3.x版本不存在此问题)

1.Python中int型的数值相除，只能得到int型不会返回小数。若返回值需要精确到小数时，有两种方法。

方法一：除数或被除数需要有一者为float型数值。

In[75]:float(1)/2
Out[75]:0.5

方法二：import未来支持的语言特征division(精确除法)

Python的'/'除法默认使用截断除(TruncatingDivision)，导入division模块后，Python才会默认使用精确除法。当导入了精确除后，若想再使用截断除，可以使用取整除'//'，同时也被成为地板除。

In[92]:%%filetestFloat.py
from__future__importdivision
a=1
b=2
printa/b
....:printa//b
....:
OverwritingtestFloat.py
In[93]:runtestFloat.py
0.5
0

随便介绍两个内建函数round(number[,ndigits])、divmod(x,y)

round(x[,n])：给定一个浮点数x，并按照指定精度返回一个浮点数对象，官方文档如下：

In[109]:round.__doc__
Out[109]:'round(number[,ndigits])->floatingpointnumber\n\nRoundanumbertoagivenprecisionindecimaldigits(default0digits).\nThisalwaysreturnsafloatingpointnumber.Precisionmaybenegative.'

例子：

In[124]:round(1.11111111111,5)
Out[124]:1.11111

除了使用这种方法获取指定精度的浮点数外，还可以使用%格式化来输出指定精度的浮雕数。

In[125]:a=1.1111111111
In[126]:print'%.5f'%a
1.11111

%格式化可以非常灵活的得到满足需求的输出数据的格式，以后我们会继续了解。

divmod(x,y)：计算x，y的取整除和余数，并以元组类型返回。官方文档：

In[131]:divmod.__doc__
Out[131]:'divmod(x,y)->(quotient,remainder)\n\nReturnthetuple((x-x%y)/y,x%y).Invariant:div*y+mod==x.'

例子：

In[133]:divmod(7,5)
Out[133]:(1,2)

比较运算符

Operator Description > 大于 < 小于 >= 大于等于 <= 小于等于 == 等于，比较两个对象的value是否相等，相等为True != 不等于，比较两个对象的value是否不相等，不相等为True <> 不等于，同！=运算符

位移运算符

位移运算符是非常有效率的计算方法之一，在对数学运算和对程序执行效率要求高的程序中推荐使用。除了位移运算符之外，Python的按位运算符也是非常有效率的一种数据处理方法，之后会详细的介绍。

Operator Description << a< >> a>>n⇒a/(2**n)

自变运算符

自变运算符可以减少一定的代码量，更重要的是，使用自变运算符可以加快Python程序在内存中的执行效率。

值得注意的是：Python出于避免语法歧义的初衷，在Python语法中并没有自增i++或者++i的语法，++i只作用于数学运算操作符，如：

In[18]:i=1
In[19]:++i
Out[19]:1
In[20]:+-i
Out[20]:-1
In[21]:--i
Out[21]:1

Operator Description += a+=b⇒a=a+b -= a-=b⇒a=a-b *= a*=b⇒a=a*b /= a/=b⇒a=a/b %= a%=b⇒a=a%b **= a**=b⇒a=a**b //= a//=b⇒a=a//b

顺便来比较一下i=i+1、i+=1、i++三者间执行效率的高低(对一般编程语言而言)。

最低i=i+1

(1).读取右i的地址
(2).i+1
(3).读取左i的地址
(4).将右i+1传递给左i，编译器认为左右两个i是不一致的。

其次i+=1

(1).读取左i的地址
(2).i+1
(3).将i+1传递给i自身，编译器会认为只有同一个i

最高i++

(1).读取i的地址
(2).自增1

注意：在考虑到提升程序运行效率的同时，也要注意在使用i+=1的时候可以会莫名其妙的出现语法错误，这种时候可以考虑是否为数据类型的类型隐式转换错误。
以上的比较只是针对一般的编程语言而言，在Python中因为存在可变对象和非可变对象，而且不存在i++自增语言。但是使用自变运算符，的确可以有效的减少代码量和使程序更加简洁。

位运算符

Operator Description x|y 按位或（有1则1） x&y 按位与（有0则0） x^y 位异或（不同为1，相同为0）～x 取反

在Python中|、&等运算符的意义不在于处理逻辑关系，而是二进制数据的位运算，数字以二进制形式的补码存储和计算，以原码结果来显示。若数字为正值，他的补码就是原码本身。若数字为负值，则他的补码为源码减一再按位取反。两个数字的计算本质是两个二进制补码的计算。

数字计算的实现原理：

1的原码：00000001，补码：00000001（二进制的首个数字代表符号，不可以改变）
-1的原码：10000001，补码：11111111

In[67]:-1&1
Out[67]:1

即：

11111111
00000001
—————
00000001

其结果原码为00000001（正数的补码就是原码本身）

In[68]:-1|1
Out[68]:-1

即：

11111111
00000001
—————
11111111

其结果原码为10000001（负数的原码为补码减一再按位取反，首个数字代表符号不可以改变）

所以，从数字计算的底层实现可以看出。位移运算符是计算效率非常高的一种计算方法，尤其可以避免类似执行乘法时，所带来的非常繁复的操作和实现过程。

逻辑运算符

Operator Description and 逻辑与 or 逻辑或 not 逻辑非

在Python只能够将and、or、not三种运算符用作于逻辑运算，而不像C、Java等编程语言中可以使用&、|、！，更加不能使用简单逻辑于&&、简单逻辑或||等逻辑运算符。由此可见，Python始终坚持着“只用一种最好的方法，来解决一个问题”的设计理念。

成员关系运算符

成员运算符能够判断一个指定对象是否是作为一个容器中的元素，由此来判断两个对象间的关系。
容器：包含了其他对象的引用的数据类型。

Operator Description in 当一个对象存在一个容器中时为Ture notin 当一个对象不在一个容器中时为True

In[72]:1inlist
Out[72]:True
In[73]:4inlist
Out[73]:False
In[74]:4notinlist
Out[74]:True
In[75]:1notinlist
Out[75]:False

Python真值表

Object ConstantValue “” False “Str” True 0 False 1 True ()空元组 False []空列表 False {}空字典 False None False

最后

运算符在程序中一直都充当着非常重要的角色，可能是编程的过程中并不会完全用的上，但是建立一个由自己编写起来的运算符文档，在往后的程序编写中会变得非常的方便。

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希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。