Python运算符大全：从基础到进阶
在Python编程中，运算符是执行各种操作的特殊符号或关键字。它们是程序中数据处理、逻辑判断和流程控制的基石。本文将全面深入地探讨Python中的各种运算符，从基础概念到进阶用法。
1. 算术运算符 (Arithmetic Operators)
算术运算符用于执行基本的数学计算。
| 运算符 | 描述 | 示例 | 结果 |
|---|---|---|---|
+ |
加法 | 5 + 2 |
7 |
- |
减法 | 5 - 2 |
3 |
* |
乘法 | 5 * 2 |
10 |
/ |
除法 | 5 / 2 |
2.5 |
% |
取模（余数） | 5 % 2 |
1 |
** |
幂运算 | 5 ** 2 |
25 |
// |
整除（地板除） | 5 // 2 |
2 |
注意要点：
* 除法 (/) 总是返回一个浮点数，即使结果是整数。
* 整除 (//) 执行除法并向下取整到最接近的整数。
* 加法 (+) 和乘法 (*) 运算符也适用于字符串，分别用于字符串拼接和重复。
2. 赋值运算符 (Assignment Operators)
赋值运算符用于将值赋给变量。最基本的赋值运算符是 =。Python还提供了一系列复合赋值运算符，它们结合了算术操作和赋值。
| 运算符 | 示例 | 等价于 |
|---|---|---|
= |
x = 5 |
x = 5 |
+= |
x += 3 |
x = x + 3 |
-= |
x -= 3 |
x = x - 3 |
*= |
x *= 3 |
x = x * 3 |
/= |
x /= 3 |
x = x / 3 |
%= |
x %= 3 |
x = x % 3 |
**= |
x **= 3 |
x = x ** 3 |
//= |
x //= 3 |
x = x // 3 |
3. 比较（关系）运算符 (Comparison Operators)
比较运算符用于比较两个值，并返回布尔值 (True 或 False)。
| 运算符 | 描述 | 示例 | 结果 |
|---|---|---|---|
== |
等于 | 5 == 5 |
True |
!= |
不等于 | 5 != 2 |
True |
> |
大于 | 5 > 2 |
True |
< |
小于 | 5 < 2 |
False |
>= |
大于或等于 | 5 >= 5 |
True |
<= |
小于或等于 | 5 <= 2 |
False |
Python支持链式比较，例如 0 < x < 100，这比 x > 0 and x < 100 更简洁且Pythonic。
4. 逻辑运算符 (Logical Operators)
逻辑运算符用于组合条件语句。Python使用关键字 and、or 和 not。
and: 如果两个操作数都为True，则返回True。
python
print(True and False) # Falseor: 如果任一操作数为True，则返回True。
python
print(True or False) # Truenot: 反转操作数的布尔值。
python
print(not True) # False
短路求值 (Short-circuiting)：
and和or运算符执行短路求值。对于and，如果第一个操作数为False，则不再评估第二个操作数；对于or，如果第一个操作数为True，则不再评估第二个操作数。
5. 身份运算符 (Identity Operators)
身份运算符用于比较两个对象的内存地址，即它们是否是同一个对象。
is: 如果两个变量指向同一个对象，则返回True。
python
a = [1, 2, 3]
b = a
c = [1, 2, 3]
print(a is b) # True
print(a is c) # False (c是a的副本，内存地址不同)is not: 如果两个变量不指向同一个对象，则返回True。
python
print(a is not c) # True
==与is的区别：==比较两个对象的值是否相等。is比较两个对象是否是内存中的同一个实例。
6. 成员运算符 (Membership Operators)
成员运算符用于检查序列（如字符串、列表、元组、集合或字典的键）中是否包含某个值。
in: 如果在序列中找到指定的值，则返回True。
python
my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
print(3 in my_list) # True
print(6 in my_list) # Falsenot in: 如果在序列中未找到指定的值，则返回True。
python
print(6 not in my_list) # True
7. 位运算符 (Bitwise Operators)
位运算符直接对整数的二进制位进行操作。这些运算符通常用于底层编程、数据压缩或加密等特定场景。
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
& |
按位与 | a & b |
| |
按位或 | a | b |
^ |
按位异或 | a ^ b |
~ |
按位非（取反） | ~a |
<< |
左移 | a << 2 |
>> |
右移 | a >> 2 |
进阶主题
运算符优先级 (Operator Precedence)
当一个表达式包含多个不同类型的运算符时，运算符优先级决定了操作的执行顺序。例如，乘法和除法通常在加法和减法之前执行。可以使用括号 () 来强制改变运算顺序。
常见优先级（从高到低）：
1. 括号 ()
2. 幂运算 **
3. 正负号 +x, -x
4. 乘、除、取模、整除 *, /, %, //
5. 加、减 +, -
6. 位移 <<, >>
7. 位与 &
8. 位异或 ^
9. 位或 |
10. 比较运算符 ==, !=, >, >=, <, <=
11. 身份运算符 is, is not
12. 成员运算符 in, not in
13. 逻辑非 not
14. 逻辑与 and
15. 逻辑或 or
16. 赋值运算符 =, +=, -= 等
理解运算符优先级对于编写正确且可预测的代码至关重要。
运算符重载 (Operator Overloading)
Python允许为自定义类重载运算符。这意味着可以定义当对类的实例使用特定运算符时，该运算符应该执行什么行为。这通过在类中实现特定的“魔术方法”（也称为“双下划线方法”或“dunder method”）来完成。
例如，要重载加法运算符 +，可以在类中定义 __add__ 方法：
“`python
class Vector:
def init(self, x, y):
self.x = x
self.y = y
def __add__(self, other):
return Vector(self.x + other.x, self.y + other.y)
def __str__(self):
return f"({self.x}, {self.y})"
v1 = Vector(1, 2)
v2 = Vector(3, 4)
v3 = v1 + v2
print(v3) # 输出: (4, 6)
“`
通过重载，我们可以让自定义对象以直观的方式与运算符交互，提高代码的可读性和表达力。
总结
Python的运算符是其强大和灵活性的关键组成部分。从日常的算术和赋值，到复杂的逻辑判断和位操作，再到面向对象编程中的运算符重载，全面掌握这些工具将极大地提升你的编程能力和代码质量。在编写代码时，始终考虑运算符的类型、优先级和具体行为，以确保程序的正确性和高效性。
希望这篇文章能帮助你深入理解Python运算符的奥秘！