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python基础入门：2.2运算符与表达式

article 2025/2/6 21:16:57

运算符与表达式

1. 基础运算符分类

1.1 算术运算符

# 基础运算
print(10 + 3)   # 加法 → 13
print(10 - 3)   # 减法 → 7
print(10 * 3)   # 乘法 → 30
print(10 / 3)   # 真除法 → 3.333...
print(10 // 3)  # 整除法 → 3
print(10 % 3)   # 取余 → 1
print(10 ** 3)  # 幂运算 → 1000

特殊案例：

print(9 ** 0.5)  # 平方根 → 3.0
print(7 // -2)   # 负数整除 → -4（向下取整）

1.2 比较运算符

a, b = 5, 7
print(a == b)   # False
print(a != b)   # True
print(a > b)    # False
print(a <= b)   # True

# 字符串按字典序比较
print("apple" < "banana")  # True

1.3 逻辑运算符

短路特性示例：

def check():
    print("执行检查")
    return True

False and check()  # 不执行check函数
True or check()    # 不执行check函数

1.4 成员运算符

colors = ["red", "green", "blue"]
print("yellow" in colors)     # False
print("green" not in colors)  # False

# 字符串子串检测
print("py" in "python")  # True

2. 高级运算符技巧

2.1 链式比较

x = 3
print(1 < x < 5)        # True
print(0 < x**2 < 25)    # True

# 等效于
print(1 < x and x < 5)  # True

注意陷阱：

count = 0
def get_num():
    global count
    count += 1
    return count

# 链式比较触发两次函数调用
print(1 < get_num() < 3)  # 实际等价于 (1 < get_num()) and (get_num() < 3)
# 当count初始为0时：第一次返回1，第二次返回2 → (True) and (2 < 3) → True
# 但函数被调用两次，可能引发副作用

2.2 海象运算符（Python 3.8+）

在表达式中赋值：

# 传统写法
n = len([1,2,3])
if n > 2:
    print(n)

# 使用海象运算符
if (n := len([1,2,3])) > 2:
    print(n)

# 循环中的应用
while (input_str := input("输入内容（q退出）: ")) != "q":
    print(f"你输入了：{input_str}")

适用场景：

简化重复函数调用
在推导式中复用计算结果

squares = [y for x in range(10) if (y := x**2) > 25]
print(squares)  # [36, 49, 64, 81]

3. 运算符优先级陷阱

3.1 优先级金字塔

3.2 典型错误案例

案例1：混合算术与比较：

print(5 + 10 * 2 == 25)  # 实际计算为5 + (10*2) = 25 → True
print(5 + 10 * 2 == 30)  # 新手可能误判 → False

案例2：逻辑运算顺序：

flag1 = False
flag2 = True
print(flag1 == flag2 or flag1)  # → (False == True) → False → False or False → False
print(flag1 == (flag2 or flag1))  # → False == True → False

案例3：位运算符优先级：

print(8 & 2 + 1)   # 等效于 8 & (2+1) → 0
print((8 & 2) + 1) # → 0 + 1 → 1

4. 最佳实践与调试技巧

4.1 避坑指南

括号显式优先：

# 模糊表达式
result = x + y * z / 2

# 明确优先级
result = x + (y * z) / 2

分步计算验证：

complex_expr = 3 ** 1 + 5 * 2 < 10 + 2 / 2
# 分解步骤：
# 步骤1：3**1 = 3
# 步骤2：5*2 = 10 → 3+10=13
# 步骤3：2/2=1 → 10+1=11
# 最终：13 < 11 → False

4.2 调试工具

AST查看器：

import ast
print(ast.dump(ast.parse("1 < x < 5"), indent=2))
"""
Compare(
  left=Constant(value=1),
  ops=[Lt(), Lt()],
  comparators=[
    Name(id='x', ctx=Load()),
    Constant(value=5)])
"""