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第三章 算法的程序实现
3.2 Python语言程序设计


必修1《数据与计算》
3.2.4 运算符


学习目标
运算符
运算符
运算符的结合性
运算符的优先级
不同数值类型的True和False的情况


运算符
运算符
1 也叫操作符。
2 是对数据进行运算的符号。（用于执行程序代码运算。）
3 针对一个或多个操作数项目来进行运算。
4 参与运算的数据称为操作数或运算对象
·分类
按操作数的个数：
单目（或一元）运算符：~ -
双目（或二元）运算符：== + / *
三目（或三元）运算符：exp1 if contion else exp2
·定义


运算符
运算符
·按功能分类
运
算
符
算术运算符：（ + - * / // % ** ）
赋值运算符：（ = 及其扩展 ）
关系运算符：（ == != >= <= > < ）
位运算符：（ & | ^ ~ << >> ）
逻辑运算符：（ and or not ）
条件运算符：（ exp1 if contion else exp2 ）
成员运算符：（ in not in ）
身份运算符：（ is is not ）
分量运算符：（ . ）
强制类型转换：（ 类型 ）
索引运算符：（ [ ] ）
其它：（ ( ) - ）


运算符
运算符
·定义
同一优先级的运算符在表达式中操作的组织方向。
当一个运算对象两侧运算符的优先级别相同时, 运算对象与运算符的结合顺序
例如：
a-b+c
b两侧有-和+两种运算符的优先级相同，按先左后右结合方向，b
先与减号结合,执行a-b的运算，再执行加c的运算
·结合性


运算符
运算符
·种类：+ - * / // % **
1、结合性：从左向右
2、优先级：
** → +(正号)、-(负号) → * 、/、 //、% → +、-
1、算术运算符
注意：
1）当+为正号，-为负号时，这两个运算符为单目运算符，结合性为从右向左
2）除号（ / ）的运算结果一定是小数，不管是否除尽，也不管参与运算的是整数还是小数
3）求余（ % ）和整除（ // ），只有当有小数参与运算时，其结果为小数，否则就是整数
4）求余结果的正负号与第一个数字没有关系，只由第二个数字决定


运算符
运算符
例如：
1、2 ** 3 = 8
2、2 * 3 = 6
3、5 / 2 = 2.5 4 / 2 = 2.0 -5 / 2 = -2.5
-5.5 / 2 = -2.75
4、5 // 2 = 2 -5 // 2 = -3 5 // 2.0 = 2.0
4.0 // 2 = 2.0 -5.5 // 2 = -3.0
5、5 % 2 = 1 5 % 2.0 = 1.0 4.0 % 2 = 0.0
-5 % 2 = 1 5.5 % 2 = 1.5 -5.5 % 2 = 0.5
1、算术运算符


运算符
运算符
·符号：=
·格式
变量标识符 = 常量、变量或表达式
·结合性
从右向左
·作用
将一个数据（常量、变量或表达式）赋给一个变量
·赋值转换规则
使赋值号右边表达式值自动转换成其左边变量的类型
·赋值表达式的值与变量值相等，且可嵌套
2、赋值运算符


运算符
运算符
例如：
a = 13; a = x; a = x + 2; a = b = 5
·复合赋值运算符
1.种类
+= -= *= /= %= **= //= &= |= ^= <<= >>=
2.格式：exp1 op= exp2
3.结合性：从右向左
4.优先级：赋值运算符都是同一等级
5.作用： exp1 = exp1 op exp2
2、赋值运算符


运算符
运算符
例如：
a += 13 a = a + 13
x *= y + 8 x = x * ( y + 8 )
m %= n m = m % n
·a = a + 1 和 a += 1 有何区别？
首先理解Python对象的三要素
1.id：是对象的唯一标识，是对象在内存中的存储地址
2.type：是对象的数据类型
3.value：是对象的值，即对象在内存中存放的数据
2、赋值运算符
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}5
10
11
20
对象5的地址：116958664
对象5的数据类型：整型
对象5的数值：5


运算符
运算符
·a = a + 1 和 a += 1 有何区别？
当a为不可变类型时，两者之间没有区别。
当a为可变类型时：（可变与不可变类型之后章节会介绍）
Python执行的过程：
2、赋值运算符
a = a + 1
1）读取右边的a的地址，计算a+1
2）读取左边的a的地址
3）将右边a+1传递给左a，编译器认为左右两个a不一致
a += 1
1）读取左边的a的地址，计算a+1
2）a+1传递给a自身，编译器认为左右两个a是同一个
1.执行效率：a += 1更快
2.a=a+1的两个a的地址不同；而a+=1中a的地址是一样的
注意


运算符
运算符
·种类
== != > < >= <=
·结合性
从左向右
·优先级
关系运算符都是同一等级
·关系表达式的值
是逻辑值“True(真)”或“False(假)”
注意：
<> 等同于 !=，但是在Python3.x中已经废止
3、关系运算符


运算符
运算符
例1：
a>b+c a>(b+c)
a>b!=c (a>b)!=c
a==b>c (a==b)>c
a=b>c a=(b>c)
例2：判断下列表达式
a=3;b=2;c=1
1）a>b a 2）a>c!=b a==b>c
3）a>b>c ac
4）d=ab>c d=a!=c>b
3、关系运算符
注意：
1.Python中允许x 2.d=a 3.复数不能进行大小比较，只能比较是否相等


运算符
运算符
【=】和【==】有何区别
·【=】
它是赋值语句，例如：a=2
语句执行后，变量a被创建，但是它没有结果(result),连None都没有，所以不能让赋值语句参与计算。例如：if(a=2)是语法错误。
函数调用时，用来给参数赋值是允许的。例如：f(1,2,c=3)
·【==】
它是关系运算符，比较运算是一种表达式
表达式总是会有一个结果(result)，result是一个bool类型，True或False
关系运算符可以参加计算
注意：在Python中，下面两个表达式都为True
1==True 0==False
3、关系运算符


运算符
运算符
·种类
& | ^ ~ << >>
·结合性
从左向右 其中 ~ 为从右向左
·优先级
~ → >>、<< → & → ^ → |
·计算
位运算是按照数据在内存中的二进制位（Bit）进行操作的
注意：Python中的位运算符只能用来操作整数类型
4、位运算符


运算符
运算符
1.按位与运算符：&
例1：
a = 60 b = 13
4、位运算符
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
1
1
1
1
0
0
b的原码：
a的原码：
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
0
0
1
1
0
1
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
0
0
1
1
0
0
&
这是12在内存的二进制位
a & b=12
例2：
a = 60 b = -13
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
1
1
1
1
0
0
b的补码：
a的原码：
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}1
1
1
1
0
0
1
0
&
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
1
1
0
0
0
0
这是48在内存的二进制位
a & b=48
注意：
正数在内存的二进制位是以原码的形式存储
负数在内存的二进制位是以补码的形式存储
0的原码补码是一样的：0000 0000


运算符
运算符
1.按位或运算符：|
例1：
a = 60 b = 13
4、位运算符
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
1
1
1
1
0
0
b的原码：
a的原码：
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
0
0
1
1
0
1
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
1
1
1
1
0
1
|
这是61在内存的二进制位
a | b=61
例2：
a = 60 b = -13
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
1
1
1
1
0
0
b的补码：
a的原码：
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}1
1
1
1
0
0
1
1
|
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}1
1
1
1
1
1
1
1
这是-1在内存的二进制位
a | b=-1
注意：
已知补码如何求原码？
1）对补码进行补码操作，所得结果即原码
2）找到补码左右两边的第一个1不变，再将中间的数都取反，即得原码


运算符
运算符
1.按位异或运算符：^
例1：
a = 60 b = 13
4、位运算符
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
1
1
1
1
0
0
b的原码：
a的原码：
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
0
0
1
1
0
1
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
1
1
0
0
0
1
^
这是49在内存的二进制位
a ^ b=49
例2：
a = 60 b = -13
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
1
1
1
1
0
0
b的补码：
a的原码：
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}1
1
1
1
0
0
1
1
^
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}1
1
0
0
1
1
1
1
这是-49在内存的二进制位
a ^ b=-49


运算符
运算符
1.按位取反运算符：~
例1：
a = 13 b = -13
4、位运算符
a的原码：
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
0
0
1
1
0
1
~
~ a = -14
b的补码：
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}1
1
1
1
0
0
1
1
~
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
0
0
1
1
0
0
这是12在内存的二进制位
~ b = 12
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}1
1
1
1
0
0
1
0
这是-14在内存的二进制位


运算符
运算符
1.左移运算符：<<
例1：
a = 13 c = 2
4、位运算符
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
0
0
1
1
0
1
a的原码：
<<
这是52在内存的二进制位
这两位删除
例2：
b = -13 c = 2
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
a << c=52
这两位增加添0
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}1
1
1
1
0
0
1
1
b的原码：
<<
这是-52在内存的二进制位
这两位删除
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
b<这两位增加添0


运算符
运算符
1.右移运算符：>>
例1：
a = 13 c = 2
4、位运算符
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
0
0
1
1
0
1
a的原码：
>>
这是3在内存的二进制位
这两位删除
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
a >> c=3
这两位增加添0


运算符
运算符
1.右移运算符：>>
例2：
b = -13 c = 2
4、位运算符
b的原码：
>>
这是60在内存的二进制位
这两位删除
b >> c=60
这两位增加添0
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}1
1
1
1
0
0
1
1
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}0
0
1
1
1
1
0
0
1
1


运算符
运算符
·种类
not(非) and(与) or(或)
·结合性
从左向右 其中 not 为从右向左
·优先级
not → and → or
5、逻辑运算符


运算符
运算符
·逻辑运算真值表
5、逻辑运算符
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}a
b
not a
not b
a and b
a or b
真
真
假
假
真
真
真
假
假
真
假
真
假
真
真
假
假
真
假
假
真
真
假
假
注意：
真--------True
假--------False
说明：
1）当a和b都为真时，a and b才为真，否则为假
2）当a和b都为假时，a or b才为假，否则为真


运算符
运算符
例1：
a<=x and x<=b (a<=x) and (x<=b)
a==b or x==y (a==b) or (x==y)
not a or a>b (not a) or (a>b)
例2：
a = 1 b = 0 c = 3 d = 5
1) not a 2)not b
3) d and ac or b
5) b and d!=0 and aa
7) a and b or c>0 or not d 8)not d or c>=c and not b or c or d>a
5、逻辑运算符
False
True
False
True
True
False
True
True


运算符
运算符
·短路特性
判定逻辑表达式True或False时，并非所有的逻辑运算符都被执行，只是在必须执行下一个逻辑运算符才能判定表达式的True或False时，才执行该运算符。
例1：
a = 1 b = 0 c = 3 d = 5
1) b and d!=0 and a 2)a>b or b!=0 or c>a
3) a and b and c>0 or not d
4)not d or c>=c and not b or c or d>a
5、逻辑运算符
False
True
False
True
说明：
1）左侧第一个表达式中，都是and逻辑运算符，b=0为假，整个表达式已经可以判定为假，and之后的运算符都不执行。
2）左侧第一个表达式中，都是or逻辑运算符，a>b为真，整个表达式已经可以判定为真，or之后的运算符都不执行。


运算符
运算符
·格式：
exp1 if contion else exp2
说明：condition 是判断条件，exp1 和 exp2 是两个表达式
1）若condition 成立（结果为真），就执行 exp1，并把 exp1 的结果作为整个表达式的结果
2）若 condition 不成立（结果为假），就执行 exp2，并把 exp2 的结果作为整个表达式的结果。
例如：max = a if a>b else b
·支持嵌套
例如：
a if a>b else c if c>d else d a if a>b else (c if c>d else d)
6、条件运算符


运算符
运算符
7、成员运算符
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}运算符
描述
in
如果在指定的序列中找到值返回 True，否则返回 False。
not in
如果在指定的序列中没有找到值返回 True，否则返回 False。
例如：
a = 1; b = 6; list = [1, 2, 3, 4, 5 ]
if ( a in list ):
print ("1 - 变量 a 在给定的列表中 list 中")
if ( b not in list ):
print ("2 - 变量 b 不在给定的列表中 list 中")
else:
print ("2 - 变量 b 在给定的列表中 list 中")
输出结果：
1 - 变量 a 在给定的列表中 list 中
2 - 变量 b 在给定的列表中 list 中


运算符
运算符
8、身份运算符
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}运算符
描述
is
is 是判断两个标识符是不是引用自一个对象。即地址相同
is not
is not 是判断两个标识符是不是引用自不同对象。即地址不同
·is 和 == 有何区别？
1）is 判断的是两个标识符是否是同一个对象。同一个对象的地址相同
2）== 判断的是两个标识符在内存里存储的数值是否相同


不同数值类型的True和False的情况
运算符
·真值表
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}数据类型
值（False）
值（True）
布尔
False(与0等价)
True(与1等价)
数值
0 、 0.0
非零的数值
字符串
''、""(空字符串）
非空字符串
容器
[]、()、{}、set()
至少有一个元素的容器对象
None
None
非None对象


运算符的优先级
运算符
·优先级表
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}运算符说明
Python运算符
优先级
结合性
优先级顺序
小括号
( )
20
无
高
索引运算符
x[i] 或 x[i1: i2 [:i3]]
19
左
|
属性访问
x.attribute
18
左
|
乘方
**
17
左
|
按位取反
~
16
右
|
符号运算符
+（正号）、-（负号）
15
右
|
乘除
*、/、//、%
14
左
|
加减
+、-
13
左
|
位移
>>、<<
12
左
|
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}运算符说明
Python运算符
优先级
结合性
优先级顺序
按位与
&
11
左
|
按位异或
^
10
左
|
按位或
|
9
左
|
关系运算符
==、!=、>、>=、<、<=
8
左
|
赋值运算符
=、%=、/=、//=、-=、+=、*=、**=、>>=、<<=
7
右
|
is 运算符
is、is not
6
左
|
in 运算符
in、not in
5
左
|
逻辑非
not
4
右
|
逻辑与
and
3
左
|
逻辑或
or
2
左
|
三目运算符
exp1 if contion else exp2
1
左
低