Python運算子可不只有加減乘除

dongfanger發表於2020-12-08
Python

數學裡面的加減乘除，就是運算子，但是 Python 的運算子更多樣，更復雜，分為算術運算子、比較運算子、賦值運算子、位運算子、邏輯運算子、成員運算子、身份運算子。為了更直觀的看到運算子的使用，本文采用程式碼和註釋結合的方式進行講解。

算術運算子

a = 21
b = 10
c = 0

# 加
c = a + b  # 31

# 減
c = a - b  # 11

# 乘
c = a * b  # 210

# 除
c = a / b  # 2.1

# 求餘數
c = a % b  # 1

# 冪（次方）
a = 2
b = 3
c = a**b  # 8

# 取整數，向下取接近商的整數
c = 9//2  # 4
c = -9//2  # -5

比較運算子

程式碼中的 if ... else ... 是指“如果，滿足條件，做什麼事，否則，做其他事”。

a = 21
b = 10
c = 0

# 等於
if ( a == b ):
   print("a 等於 b")
else:
   print("a 不等於 b")

# 不等於
if ( a != b ):
   print("a 不等於 b")
else:
   print("a 等於 b")

# 小於
if ( a < b ):
   print("a 小於 b")
else:
   print("a 大於等於 b")

# 大於
if ( a > b ):
   print("a 大於 b")
else:
   print("a 小於等於 b")
 
a = 5
b = 20

# 小於等於
if ( a <= b ):
   print("a 小於等於 b")
else:
   print("a 大於  b")

# 大於等於
if ( b >= a ):
   print("b 大於等於 a")
else:
   print("b 小於 a")

賦值運算子

= 是賦值運算子，算術運算子都可以右邊加上 = 變成“算術賦值”運算子。

a = 21
b = 10
c = 0

# 簡單的賦值
c = a + b  # 31

# 等價於 c = c + a
c += a  # 52

# 等價於 c = c - a
c -= a  # 31

# 等價於 c = c * a
c *= a  # 651

# 等價於 c = c / a
c /= a  # 31.0
 
c = 2
# 等價於 c = c % a
c %= a  # 2

# 等價於 c = c ** a
c **= a  # 2097152

# 等價於 c = c // a
c //= a  # 99864

Python3.8 新增了海象運算子 :=，可以在表示式內部為變數賦值：

if (n := len(a)) > 10:
    print(f"List is too long ({n} elements, expected <= 10)")

位運算子

我們常見的數字是十進位制的，十進位制可以轉換為 01 形式的二進位制，例如 60 的轉換為二進位制後變成了 0011 1100。位運算子就是把數字看作二進位制來進行計算。

a = 60            # 60 = 0011 1100 
b = 13            # 13 = 0000 1101 
c = 0

# 與，兩個值都為1，結果為1，否則為0
c = a & b        # 12 = 0000 1100

# 或，兩個值有一個為1，結果就為1
c = a | b        # 61 = 0011 1101 

# 異或，兩個值不同，結果為1
c = a ^ b        # 49 = 0011 0001

# 取反，0變成1,1變成0
c = ~a           # -61 = 1100 0011

# 左移，高位丟棄，低位補0
c = a << 2       # 240 = 1111 0000

# 右移，低位丟棄，高位補0
c = a >> 2       # 15 = 0000 1111

邏輯運算子

經常用在判斷條件裡面，判斷條件為 True / False。

a = 10
b = 20

# 布林“與”，2個值都為True，結果為True
if ( a and b ):
   print("變數 a 和 b 都為 true")
else:
   print("變數 a 和 b 有一個不為 true")

# 布林“或”，只要有一個為True，結果就為True
if ( a or b ):
   print("變數 a 和 b 都為 true，或其中一個變數為 true")
else:
   print("變數 a 和 b 都不為 true")
 
# 修改變數 a 的值
a = 0
if ( a and b ):
   print("變數 a 和 b 都為 true")
else:
   print("變數 a 和 b 有一個不為 true")
 
if ( a or b ):
   print("變數 a 和 b 都為 true，或其中一個變數為 true")
else:
   print("變數 a 和 b 都不為 true")
 
if not( a and b ):
   print("變數 a 和 b 都為 false，或其中一個變數為 false")
else:
   print("變數 a 和 b 都為 true")

注意，邏輯運算子是從左到右依次運算的，只要不符合條件就不會繼續運算，比如 and，只要出現了 False，就會停止運算，結果直接判定為 False。比如 or，只要出現了 True，就會停止運算，結果直接判定為 True。

成員運算子

成員是指字串、列表、元組等系列中的元素，成員運算子用於判斷元素是否在系列裡面。

a = 10
b = 20
list = [1, 2, 3, 4, 5 ]

# in 在裡面
if ( a in list ):
   print("變數 a 在給定的列表中 list 中")
else:
   print("變數 a 不在給定的列表中 list 中")

# not in 不在裡面
if ( b not in list ):
   print("變數 b 不在給定的列表中 list 中")
else:
   print("變數 b 在給定的列表中 list 中")

身份運算子

Python 裡面的物件其實都有一個記憶體地址，可以使用 id() 函式來獲取，身份就是指的記憶體地址。

a = 20
b = a
 
if ( a is b ):
   print("a 和 b 有相同的標識")  # 結果
else:
   print("a 和 b 沒有相同的標識")
 
if ( id(a) == id(b) ):
   print("a 和 b 有相同的標識")  # 結果
else:
   print("a 和 b 沒有相同的標識")
 
# 修改變數 b 的值
b = 30
if ( a is b ):
   print("a 和 b 有相同的標識")
else:
   print("a 和 b 沒有相同的標識")  # 結果
 
if ( a is not b ):
   print("a 和 b 沒有相同的標識")  # 結果
else:
   print("a 和 b 有相同的標識")

我們在前面知道 == 是可以判斷變數是否相等的，注意，== 判斷的是值是否相等，is 判斷的是引用（記憶體地址）是否相等。

運算子優先順序

不用刻意記優先順序，實際編碼時請盡情濫用小括號 ()，防止優先順序算錯。

運算子 描述
** 指數 (最高優先順序)
~ + - 按位翻轉, 一元加號和減號 (最後兩個的方法名為 +@ 和 -@)
* / % // 乘，除，求餘數和取整除
+ - 加法減法
>> << 右移，左移運算子
& 位 'AND'
^ | 位運算子
<= < > >= 比較運算子
== != 等於運算子
= %= /= //= -= += *= **= 賦值運算子
is is not 身份運算子
in not in 成員運算子
not and or 邏輯運算子

小結

本文以例項的形式直觀的介紹了 Python 運算子的使用。運算子是 Python 中相對簡單的知識點。

參考資料：

https://www.runoob.com/python3/python3-basic-operators.html

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