Python 运算符

算术运算符

用于执行基本的数学运算。

运算符	名称	示例	结果
`+`	加法	`5 + 3`	`8`
`-`	减法	`10 - 4`	`6`
`*`	乘法	`3 * 7`	`21`
`/`	除法	`10 / 3`	`3.333...`
`//`	整除	`10 // 3`	`3`
`%`	取模（求余）	`10 % 3`	`1`
`**`	幂运算	`2 ** 3`	`8`

示例代码

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a = 10
b = 3

print(f"加法: {a} + {b} = {a + b}")       # 13
print(f"减法: {a} - {b} = {a - b}")       # 7
print(f"乘法: {a} * {b} = {a * b}")       # 30
print(f"除法: {a} / {b} = {a / b}")       # 3.3333333333333335
print(f"整除: {a} // {b} = {a // b}")     # 3
print(f"取模: {a} % {b} = {a % b}")       # 1
print(f"幂运算: {a} ** {b} = {a ** b}")   # 1000

特殊用法

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# 字符串拼接
print("Hello" + " " + "World")  # Hello World

# 字符串重复
print("Hi" * 3)  # HiHiHi

# 列表拼接
list1 = [1, 2, 3]
list2 = [4, 5, 6]
print(list1 + list2)  # [1, 2, 3, 4, 5, 6]

实用技巧

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# 判断奇偶数
num = 7
if num % 2 == 0:
    print(f"{num} 是偶数")
else:
    print(f"{num} 是奇数")

# 提取数字的各位
number = 12345
units = number % 10          # 个位: 5
tens = (number // 10) % 10   # 十位: 4
hundreds = (number // 100) % 10  # 百位: 3
print(f"个位: {units}, 十位: {tens}, 百位: {hundreds}")

赋值运算符

用于给变量赋值。

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`

示例代码

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x = 10
print(f"初始值: {x}")

x += 5
print(f"x += 5: {x}")    # 15

x -= 3
print(f"x -= 3: {x}")    # 12

x *= 2
print(f"x *= 2: {x}")    # 24

x /= 4
print(f"x /= 4: {x}")    # 6.0

x //= 2
print(f"x //= 2: {x}")   # 3.0

x **= 3
print(f"x **= 3: {x}")   # 27.0

x %= 5
print(f"x %= 5: {x}")    # 2.0

多重赋值

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# 同时给多个变量赋值
a, b, c = 1, 2, 3
print(f"a={a}, b={b}, c={c}")

# 交换变量值（Python 特色）
x, y = 10, 20
print(f"交换前: x={x}, y={y}")
x, y = y, x
print(f"交换后: x={x}, y={y}")

# 解包赋值
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
first, *middle, last = numbers
print(f"第一个: {first}, 中间: {middle}, 最后一个: {last}")
# 输出: 第一个: 1, 中间: [2, 3, 4], 最后一个: 5

比较运算符

用于比较两个值，返回布尔值（True 或 False）。

运算符	名称	示例	结果
`==`	等于	`5 == 5`	`True`
`!=`	不等于	`5 != 3`	`True`
`>`	大于	`5 > 3`	`True`
`<`	小于	`5 < 3`	`False`
`>=`	大于等于	`5 >= 5`	`True`
`<=`	小于等于	`5 <= 3`	`False`

示例代码

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a = 10
b = 20

print(f"{a} == {b}: {a == b}")  # False
print(f"{a} != {b}: {a != b}")  # True
print(f"{a} > {b}: {a > b}")    # False
print(f"{a} < {b}: {a < b}")    # True
print(f"{a} >= {b}: {a >= b}")  # False
print(f"{a} <= {b}: {a <= b}")  # True

链式比较

Python 支持链式比较，使代码更简洁。

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age = 25

# 传统写法
if age >= 18 and age <= 60:
    print("成年人")

# Python 链式比较（推荐）
if 18 <= age <= 60:
    print("成年人")

# 更多例子
x = 5
print(1 < x < 10)    # True
print(1 < x < 3)     # False
print(10 > x > 0)    # True

常见错误

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# ❌ 错误：使用单个 = 进行比较
# if x = 5:  # SyntaxError

# ✅ 正确：使用 == 进行比较
if x == 5:
    print("x 等于 5")

# ❌ 错误：浮点数直接比较
# print(0.1 + 0.2 == 0.3)  # False（精度问题）

# ✅ 正确：使用近似比较
import math
print(math.isclose(0.1 + 0.2, 0.3))  # True

逻辑运算符

用于组合多个条件表达式。

运算符	名称	说明	示例
`and`	与	两者都为 True 才返回 True	`True and False` → `False`
`or`	或	至少一个为 True 就返回 True	`True or False` → `True`
`not`	非	取反	`not True` → `False`

真值表

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# and 运算符
print(True and True)    # True
print(True and False)   # False
print(False and True)   # False
print(False and False)  # False

# or 运算符
print(True or True)     # True
print(True or False)    # True
print(False or True)    # True
print(False or False)   # False

# not 运算符
print(not True)         # False
print(not False)        # True

短路求值

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# and 短路：如果第一个为 False，不再计算第二个
def check():
    print("check 被调用")
    return True

result = False and check()  # check() 不会被调用
print(result)  # False

# or 短路：如果第一个为 True，不再计算第二个
result = True or check()  # check() 不会被调用
print(result)  # True

实际应用

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age = 25
has_license = True

# 判断是否可以开车
if age >= 18 and has_license:
    print("可以开车")
else:
    print("不可以开车")

# 判断是否为周末
day = "Saturday"
if day == "Saturday" or day == "Sunday":
    print("今天是周末")

# 判断是否不为空
name = ""
if not name:
    print("名字不能为空")

# 提供默认值
username = ""
display_name = username or "匿名用户"
print(display_name)  # 匿名用户

位运算符

对整数的二进制位进行操作。

运算符	名称	示例	说明
`&`	按位与	`5 & 3`	对应位都为1则为1
`	`	按位或	`5
`^`	按位异或	`5 ^ 3`	对应位不同则为1
`~`	按位取反	`~5`	0变1，1变0
`<<`	左移	`5 << 1`	向左移动指定位数
`>>`	右移	`5 >> 1`	向右移动指定位数

示例代码

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a = 5   # 二进制: 0101
b = 3   # 二进制: 0011

print(f"{a} & {b} = {a & b}")   # 1  (0001)
print(f"{a} | {b} = {a | b}")   # 7  (0111)
print(f"{a} ^ {b} = {a ^ b}")   # 6  (0110)
print(f"~{a} = {~a}")           # -6
print(f"{a} << 1 = {a << 1}")   # 10 (1010)
print(f"{a} >> 1 = {a >> 1}")   # 2  (0010)

实用场景

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# 判断奇偶数（位运算方式）
num = 7
if num & 1:
    print(f"{num} 是奇数")
else:
    print(f"{num} 是偶数")

# 快速乘以/除以 2 的幂
x = 10
print(x << 1)   # 20 (x * 2)
print(x << 2)   # 40 (x * 4)
print(x >> 1)   # 5  (x // 2)
print(x >> 2)   # 2  (x // 4)

# 权限管理（位标志）
READ = 1    # 0001
WRITE = 2   # 0010
EXECUTE = 4 # 0100

# 赋予读写权限
permissions = READ | WRITE
print(bin(permissions))  # 0b11

# 检查是否有读权限
if permissions & READ:
    print("有读权限")

# 添加执行权限
permissions |= EXECUTE
print(bin(permissions))  # 0b111

# 移除写权限
permissions &= ~WRITE
print(bin(permissions))  # 0b101

成员运算符

用于测试序列中是否包含某个值。

运算符	说明	示例
`in`	如果在序列中找到值返回 True	`'a' in 'abc'`
`not in`	如果在序列中没找到值返回 True	`'x' not in 'abc'`

示例代码

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# 字符串
text = "Hello, World!"
print('H' in text)        # True
print('z' in text)        # False
print('xyz' not in text)  # True

# 列表
fruits = ["apple", "banana", "orange"]
print("apple" in fruits)      # True
print("grape" in fruits)      # False
print("grape" not in fruits)  # True

# 元组
colors = ("red", "green", "blue")
print("red" in colors)    # True
print("yellow" in colors) # False

# 字典（检查键）
student = {"name": "张三", "age": 20}
print("name" in student)    # True
print("score" in student)   # False

# 集合
primes = {2, 3, 5, 7, 11}
print(5 in primes)      # True
print(4 in primes)      # False

实际应用

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# 验证用户输入
valid_choices = ["1", "2", "3", "q"]
choice = input("请选择 (1/2/3/q): ")
if choice not in valid_choices:
    print("无效选择")

# 检查敏感词
sensitive_words = ["广告", "spam", "违规"]
comment = "这是一条正常评论"
for word in sensitive_words:
    if word in comment:
        print("评论包含敏感词")
        break
else:
    print("评论通过审核")

# 判断季节
month = 7
spring = [3, 4, 5]
summer = [6, 7, 8]
autumn = [9, 10, 11]
winter = [12, 1, 2]

if month in spring:
    season = "春季"
elif month in summer:
    season = "夏季"
elif month in autumn:
    season = "秋季"
else:
    season = "冬季"
print(f"{month}月是{season}")

身份运算符

用于比较两个对象的内存地址（是否是同一个对象）。

运算符	说明	示例
`is`	如果两个变量指向同一个对象返回 True	`a is b`
`is not`	如果两个变量不指向同一个对象返回 True	`a is not b`

示例代码

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# 小整数缓存（-5 到 256）
a = 100
b = 100
print(a is b)       # True（Python 缓存了小整数）

# 大整数
c = 1000
d = 1000
print(c is d)       # False（不同对象）
print(c == d)       # True（值相等）

# 列表
list1 = [1, 2, 3]
list2 = [1, 2, 3]
list3 = list1

print(list1 == list2)   # True（值相等）
print(list1 is list2)   # False（不同对象）
print(list1 is list3)   # True（同一对象）

# None 判断（推荐使用 is）
value = None
if value is None:
    print("值为 None")
if value is not None:
    print("值不为 None")

`is` vs `==` 的区别

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# == 比较值是否相等
# is 比较是否是同一个对象（内存地址）

a = [1, 2, 3]
b = [1, 2, 3]

print(a == b)   # True  - 值相同
print(a is b)   # False - 不同对象

c = a
print(a == c)   # True  - 值相同
print(a is c)   # True  - 同一对象

# 查看内存地址
print(id(a))    # 例如: 140234567890
print(id(b))    # 例如: 140234567891（不同）
print(id(c))    # 例如: 140234567890（与 a 相同）

何时使用 `is`

python 复制代码

# ✅ 推荐：与 None 比较时使用 is
if value is None:
    pass

# ❌ 不推荐：与 None 比较时使用 ==
# if value == None:
#     pass

# ✅ 推荐：判断类型时使用 isinstance()
if isinstance(x, int):
    pass

# ❌ 不推荐：使用 type() 和 is 比较
# if type(x) is int:
#     pass

运算符优先级

从高到低排列：

优先级	运算符	说明
1	`()`	括号
2	`**`	幂运算
3	`~`, `+`, `-`	按位取反、正负号
4	`*`, `/`, `//`, `%`	乘、除、整除、取模
5	`+`, `-`	加、减
6	`<<`, `>>`	位移
7	`&`	按位与
8	`^`	按位异或
9	`	`
10	`==`, `!=`, `>`, `<`, `>=`, `<=`	比较
11	`is`, `is not`, `in`, `not in`	身份、成员
12	`not`	逻辑非
13	`and`	逻辑与
14	`or`	逻辑或

示例

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# 优先级示例
result = 2 + 3 * 4
print(result)  # 14（先乘后加）

result = (2 + 3) * 4
print(result)  # 20（括号优先）

# 复杂表达式
a = 10
b = 5
c = 2
result = a + b * c ** 2
print(result)  # 30（先幂运算，再乘法，最后加法）
# 等价于: 10 + (5 * (2 ** 2)) = 10 + (5 * 4) = 10 + 20 = 30

# 逻辑运算符优先级
result = True or False and False
print(result)  # True（and 优先级高于 or）
# 等价于: True or (False and False) = True or False = True

建议

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# ❌ 不推荐：依赖优先级，可读性差
result = a + b * c - d / e ** f

# ✅ 推荐：使用括号明确优先级
result = a + (b * c) - (d / (e ** f))

记住：当不确定时，使用括号！

实战练习

练习1: 温度转换器

python 复制代码

print("=== 温度转换器 ===")
print("1. 摄氏度转华氏度")
print("2. 华氏度转摄氏度")

choice = input("请选择转换类型 (1/2): ")

if choice == "1":
    celsius = float(input("请输入摄氏温度: "))
    fahrenheit = celsius * 9/5 + 32
    print(f"{celsius}°C = {fahrenheit:.2f}°F")
elif choice == "2":
    fahrenheit = float(input("请输入华氏温度: "))
    celsius = (fahrenheit - 32) * 5/9
    print(f"{fahrenheit}°F = {celsius:.2f}°C")
else:
    print("无效选择")

练习2: 闰年判断器

python 复制代码

year = int(input("请输入年份: "))

# 闰年规则：
# 1. 能被4整除且不能被100整除
# 2. 或者能被400整除
is_leap = (year % 4 == 0 and year % 100 != 0) or (year % 400 == 0)

if is_leap:
    print(f"{year} 年是闰年")
else:
    print(f"{year} 年不是闰年")

# 使用链式比较的另一种写法
if year % 400 == 0:
    print(f"{year} 年是闰年")
elif year % 100 == 0:
    print(f"{year} 年不是闰年")
elif year % 4 == 0:
    print(f"{year} 年是闰年")
else:
    print(f"{year} 年不是闰年")

练习3: BMI 计算器

python 复制代码

print("=== BMI 计算器 ===")

height = float(input("请输入身高(米): "))
weight = float(input("请输入体重(公斤): "))

# 计算 BMI
bmi = weight / (height ** 2)

print(f"\n您的 BMI 指数: {bmi:.2f}")

# 判断健康状况
if bmi < 18.5:
    status = "偏瘦"
elif bmi < 24:
    status = "正常"
elif bmi < 28:
    status = "偏胖"
else:
    status = "肥胖"

print(f"健康状况: {status}")

# 计算理想体重范围
min_weight = 18.5 * (height ** 2)
max_weight = 24 * (height ** 2)
print(f"理想体重范围: {min_weight:.1f}kg - {max_weight:.1f}kg")

练习4: 简易加密程序

python 复制代码

def encrypt(text, shift=3):
    """凯撒密码加密"""
    result = ""
    for char in text:
        if char.isalpha():
            # 确定基准 ASCII 码
            base = ord('A') if char.isupper() else ord('a')
            # 移位并处理环绕
            shifted = (ord(char) - base + shift) % 26 + base
            result += chr(shifted)
        else:
            result += char
    return result

def decrypt(text, shift=3):
    """凯撒密码解密"""
    return encrypt(text, -shift)

# 测试
message = "Hello, World!"
encrypted = encrypt(message)
decrypted = decrypt(encrypted)

print(f"原文: {message}")
print(f"加密: {encrypted}")
print(f"解密: {decrypted}")

# 交互式
text = input("\n请输入要加密的文本: ")
shift = int(input("请输入偏移量 (默认3): ") or "3")
encrypted = encrypt(text, shift)
print(f"加密结果: {encrypted}")
print(f"解密结果: {decrypt(encrypted, shift)}")

练习5: 购物车程序

python 复制代码

# 商品列表
products = {
    "1": {"name": "苹果", "price": 5.5},
    "2": {"name": "香蕉", "price": 3.2},
    "3": {"name": "橙子", "price": 4.8},
    "4": {"name": "葡萄", "price": 8.5},
}

cart = {}  # 购物车 {商品ID: 数量}

while True:
    print("\n=== 水果店 ===")
    for pid, product in products.items():
        print(f"{pid}. {product['name']} - ¥{product['price']:.2f}/斤")
    print("c. 查看购物车")
    print("q. 结算退出")
    
    choice = input("请选择商品: ")
    
    if choice in products:
        quantity = float(input("请输入购买数量(斤): "))
        if choice in cart:
            cart[choice] += quantity
        else:
            cart[choice] = quantity
        print(f"已添加 {products[choice]['name']} {quantity} 斤")
        
    elif choice == "c":
        if not cart:
            print("购物车为空")
        else:
            print("\n=== 购物车 ===")
            total = 0
            for pid, quantity in cart.items():
                product = products[pid]
                subtotal = product["price"] * quantity
                total += subtotal
                print(f"{product['name']}: {quantity}斤 × ¥{product['price']:.2f} = ¥{subtotal:.2f}")
            print(f"\n总计: ¥{total:.2f}")
            
    elif choice == "q":
        if cart:
            total = sum(products[pid]["price"] * qty for pid, qty in cart.items())
            print(f"\n应付金额: ¥{total:.2f}")
            
            payment = float(input("请输入支付金额: "))
            change = payment - total
            
            if change >= 0:
                print(f"找零: ¥{change:.2f}")
                print("感谢光临！")
                break
            else:
                print("金额不足，请重新支付")
        else:
            print("购物车为空，再见！")
            break
    else:
        print("无效选择")

常见错误与注意事项

1. 除法运算符混淆

python 复制代码

# / 总是返回浮点数
print(10 / 2)    # 5.0
print(10 / 3)    # 3.3333333333333335

# // 返回整数（向下取整）
print(10 // 2)   # 5
print(10 // 3)   # 3
print(-10 // 3)  # -4（注意：向下取整）

2. 浮点数精度问题

python 复制代码

# ❌ 不要直接比较浮点数
print(0.1 + 0.2 == 0.3)  # False

# ✅ 使用 math.isclose()
import math
print(math.isclose(0.1 + 0.2, 0.3))  # True

# ✅ 或使用 Decimal
from decimal import Decimal
print(Decimal('0.1') + Decimal('0.2') == Decimal('0.3'))  # True

3. 可变对象的赋值

python 复制代码

# ❌ 陷阱：列表引用
list1 = [1, 2, 3]
list2 = list1
list2.append(4)
print(list1)  # [1, 2, 3, 4]（list1 也被修改了）

# ✅ 正确：创建副本
list1 = [1, 2, 3]
list2 = list1.copy()  # 或 list2 = list1[:]
list2.append(4)
print(list1)  # [1, 2, 3]（不受影响）

4. 逻辑运算符返回值

python 复制代码

# and/or 不一定返回布尔值
print(0 and 5)      # 0（返回第一个假值）
print(3 and 5)      # 5（返回最后一个值）
print(0 or 5)       # 5（返回第一个真值）
print(3 or 5)       # 3（返回第一个真值）

# 利用这个特性设置默认值
name = "" or "默认用户"
print(name)  # 默认用户

5. 增量赋值的陷阱

python 复制代码

# 对于不可变类型，+= 创建新对象
a = 10
print(id(a))
a += 1
print(id(a))  # 不同的 ID

# 对于可变类型，+= 可能修改原对象
list1 = [1, 2, 3]
print(id(list1))
list1 += [4]
print(id(list1))  # 相同的 ID（原地修改）

小结

运算符类型	主要用途	常用程度
算术运算符	数学计算	⭐⭐⭐⭐⭐
赋值运算符	变量赋值	⭐⭐⭐⭐⭐
比较运算符	条件判断	⭐⭐⭐⭐⭐
逻辑运算符	组合条件	⭐⭐⭐⭐⭐
位运算符	底层操作	⭐⭐
成员运算符	序列查找	⭐⭐⭐⭐
身份运算符	对象比较	⭐⭐⭐

核心要点：

算术运算注意 / 和 // 的区别
比较运算善用链式比较
逻辑运算理解短路求值
is 用于 None 判断，== 用于值比较
不确定优先级时，使用括号

熟练掌握运算符是编写高效 Python 代码的基础！

Python 运算符