编程的本质就是数据和运算,数据由基本数据类型、数据结构来表示,运算就是对这些数据的各种操作,基本的加减乘除、是非判断、流程控制等等。这些操作就是今天我们要讲的运算符、表达式和语句。
前面我们学习 Python 的基本语法时,讲到了 Python 程序的 行的概念,这个行再细分就是运算符(Operators)、运算对象(Operands)、表达式(Express)、语句(Statements)。
提示:运算和操作这两个概念在编程中往往是一样的
比如下面这一行代码:
a = 5; b = a + 7; c = a if a > b else b
先来分解一下这一行:
- 语句:由表达式组成。此例共三条语句,用分号
;
分开,即一个物理行有三个逻辑行; - 表达式:由运算符和操作对象组成。此例中的表达式有
a + 7
,a > b
等; - 运算对象:即各种对象。此例中的
a, b, c, 5, 7
等。
用一行表示它们的关系就是:
运算对象 + 运算符 -> 表达式 -> 语句
运算对象和运算符构成表达式,表达式构成语句
![(http://upload-images.jianshu….
运算对象
运算对象就是由各种对象构成的集合,这些对象里面有些是 常量 ,有些是 变量。
常量
Python 中的常量我们已经见过很多了,比如整数:9, 7, 8
等等,浮点数:3.14,0.618
等等,字符串:'猿人学 Python'
,这些常量我们看到它们时就知道它们的意思,这就是字面意义上的常量。
字面意义上的常量就是按照它们的 字面意义 使用它们的值。比如,数字 8
总是代表它自己,它是一个常量,不能改变它的值。
变量
常量代表具有特定意义的对象,但不足以满足编程的需要。编程经常需要一种既可以存储数据有可以对它进行运算(操作)的东东,这个东东就是 变量 。编程中要经常使用变量,就需要给变量起个名字:变量名。变量名的起名规则就是前面讲 Python 基本语法时提到的 标识符,忘了的小猿可以再去看看那一节。
最开始那一行 Python 代码中的 a, b, c
都是变量,而 5, 12, 5
就是它们各自存储的值。如果再来一句 a = a + 3
,a
的值就变成了 8
,变量a
的值就变了。
变量的赋值就是给变量一个值,比如a = 3
,就是给 a 变量以 3 的值。
a = 3 # 把 3 赋值给 a,此时 a 的值为 3
b = a # 把 a 赋值给 b,此时 b 的值等于 a 的值,也是 3
c, d = a, b # 这是多重赋值,相当于 c = a; d = b
运算符
运算符就是对运算对象进行的具体运算名称。不同的运算符代表不同的运算,比如加减乘除。
通过 Python shell 可以方便的体验运算符的使用:
In [115]: 2 + 5
Out[115]: 7
In [116]: 8 * 9
Out[116]: 72
下面我们用一个表格来清晰的列出各种运算符及其用法。
运算符 | 名称 | 含义 | 示例 | ||
---|---|---|---|---|---|
+ |
加 | 两个对象相加 |
2 + 5 得 7;'猿人学' + 'Python' 得到'猿人学 Python'
|
||
- |
减 | 两数相减,或负数 |
10 - 5 得到 5;-3.1 表示负数。 |
||
* |
乘 | 两数相乘,或字符串重复多次 |
3 * 7 得到 21;'py' * 2 得到pypy 。 |
||
** |
幂 | 返回 x 的 y 次幂 |
2**8 得 256;2.3**3 得 12.167 |
||
/ |
除 | 两数相除 |
10 / 2 得到 5;10 / 3 得到 3.333333 |
||
// |
向下取整除 | 两数相除,返回离商最近且小的整数。如果除数和被除数中有浮点数,返回的也是浮点数。 |
11 // 2 得到 5;-11 // 2 得到 -6;5 // 1.34 得到 3.0. |
||
% |
模除 | 求余数 |
10 % 3 得到 1;10 % 3.3 得到 0.1;-10 % 3.3 得到 3.2,因为 -10 // 3.3 得 -4,-10 - 3.3*-4 得到 3.2. |
||
<< |
左移 | 二进制操作,把数字的每个比特位向左移动特定位数(数字在内存中以二进制 0,1 表示) |
2 << 3 得到 16,2 的二进制是:00000010 ,左移 3 位变成:0b00010000 即 16 |
||
>> |
右移 | 把一个数的比特位向右移动特定位数 |
2 >> 1 得到 1 |
||
& |
位与 | 两数对应的比特位进行与操作 |
8 & 9 得 8 |
||
` | ` | 位或 | 两数对应的比特位进行或操作 | `8 | 9` 得 9 |
^ |
位异或 | 两数对应的比特位进行异或操作 |
8^9 得 1 |
||
~ |
位反 | 一个数 x 的比特位全部取反,值为 -(x+1) |
~8 的 -9 |
||
< |
小于 | 返回 x 是否小于 y。所有比较运算符返回的不是 True 就是False
|
8 < 9 得到True 。 |
||
> |
大于 | 返回 x 是否大于 y |
8 > 9 得到False 。 |
||
<= |
小于等于 | 返回 x 是否小于等于 y |
x = 2; y = 3; x <= y 返回True
|
||
>= |
大于等于 | 返回 x 是否大于等于 y |
x = 6; y = 4; x >= y 返回True
|
||
== |
等于 | 比较对象是否相等 |
2 == 2 返回 True ,3 == 2 返回 False ,'str' == 'str' 返回True
|
||
!= |
不等于比较对象是否不相等 |
1 != 3 返回 True ,3 != 3 返回 False |
|||
not |
布尔 非 | 如果 x 是 True 则返回 False ;如果 x 是False 则返回True
|
x = False; not x 返回True 。 |
||
and |
布尔 与 |
x and y 如果 x 是 False 则返回False ,否则返回 y 的布尔值 |
x = False; y = True; x and y 返回False ,因为 x 是 False。这种情况下,Python 不再检验 y 的布尔值,因为 and 左边的 x 已经是 False 了,不管右边的 y 是真是假都不影响整个表达式的值,所以就不再去验证 y 是真是假。这叫做“短路求值”。 |
||
or |
布尔 或 | 如果 x 是 True 则返回 True,否则返回 y 的布尔值 |
x = True; y = False; x or y 返回 True。这里同样适用“短路求值” |
运算符优先级(Operator precedence)
小时候学数学的时候,我们知道先乘除后加减,比如要算 2 + 5 * 6
的话,先算 5 * 6
得到 30,再算 2 + 30
得到 32. 也就是说,乘法运算符的优先级高于加法运算符。
下面的表格就是 Python 的运算符的优先级,从低到高排列,同一个单元格里面的运算符具有相同的优先级,这时候运算顺序从左到右。不过,还是建议大家通过使用圆括号来分组表达式(运算符和运算对象),这样可以清楚的指出运算的先后顺序,同时也让程序更加易读。
运算符 | 描述 | |
---|---|---|
lambda |
Lambda 函数表达式 | |
if-else |
条件表达式 | |
or |
布尔或 | |
and |
布尔与 | |
not |
布尔非 | |
in , not in , is , is not , < , <= , > , >= , != , ==
|
比较,包括成员测试和同一性测试 | |
` | ` | 位或 |
^ |
位异或 | |
& |
位与 | |
<< , >>
|
移位 | |
+ , -
|
加、减 | |
* , @ , / , // , %
|
乘,矩阵乘法,除,向下取整除,模除 | |
+x , -x , ~x
|
整数,负数,位非(位反) | |
** |
幂运算符。它的绑定不如其右侧的算数或按位一元运算符紧密,所以,2**-1 的值是 0.5. |
|
await |
await 表达式(asyncio 中使用) | |
x[index] , x[index:index] , x(arguments...) , x.attribute
|
下标,切片,函数调用,属性引用 | |
(expressions...) , [expressions...] , {key:value...} , {expressions...}
|
绑定或元组显示,列表显示,字典显示,集合显示 |
上面表格中有我们还没有接触到的运算符,这将会在后面的章节中讲解。
程序根据上表的顺序来进行运算,但是我们也可以通过圆括号来改变它们的计算顺序,比如 (2 + 7) * 3
中,就先计算圆括号里面的加法,然后再进行乘法。这个原则跟小学时学到的算术是一样的。
表达式(Expression)
表达式是一段可以计算为某个值的语法片段。换句话说,就是表达元素的累积,比如文字,名称,属性访问,运算符或函数调用,它们都返回一个值。与许多其它语言相比,并非所有语言结构都是表达式。还有一些语句不能用作表达式,比如 while
。 赋值
也是语句,但不是表达式。
从上面对表达式的定义来看,a > 3
是表达式,a = 3
不是表达式,而是赋值语句。
语句(Statements)
语句是程序段(一个代码“块”)的组成单位。一条语句可以是一个表达式或某个带有关键字的结构,例如 if
, while
或for
。
语句的例子:
a = 5 # 赋值语句
if a > 3: #条件语句,其中 a > 3 是表达式
print('a > 3') #输出语句
总结
程序由语句组成;语句或是由表达式构成,或是赋值,或是 if
, while
等关键字的结构;表达式由运算符和运算对象(数字、字符串等常量,变量等)组成,是语句的构成元素。