04 - 运算符与表达式
这章讲 Python 里各种各样的运算符。就是加减乘除那些，再加上比较、逻辑之类的。内容不算难，但细节挺多的，当手册看就行。
算术运算符
这些你应该在数学课上都学过，直接看例子：
python
print(10 + 3) # 13，加法
print(10 - 3) # 7，减法
print(10 * 3) # 30，乘法
print(10 / 3) # 3.3333333333333335，除法（结果是浮点数）
print(10 // 3) # 3，整除（只取整数部分）
print(10 % 3) # 1，取余数
print(10 ** 3) # 1000，幂运算（10的3次方）几个需要注意的地方：
除法 / 的结果永远是浮点数，哪怕能整除：
python
print(10 / 2) # 5.0，注意是 5.0 不是 5
print(type(10 / 2)) # <class 'float'>整除 // 是向下取整，不是截断：
python
print(7 // 2) # 3
print(-7 // 2) # -4，注意不是 -3-7 / 2 = -3.5，向下取整就是 -4。这个在面试题里经常出现，很多人会答错。
取余 % 跟整除是对应的：
python
print(7 % 2) # 1
print(-7 % 2) # 1，注意不是 -1取余在判断奇偶、循环计数这些场景特别常用：
python
# 判断一个数是不是偶数
num = 10
if num % 2 == 0:
print("偶数")
else:
print("奇数")比较运算符
比较两个值的大小或是否相等，结果是 True 或 False：
python
print(5 == 5) # True，等于
print(5 != 3) # True，不等于
print(5 > 3) # True，大于
print(5 < 3) # False，小于
print(5 >= 5) # True，大于等于
print(5 <= 3) # False，小于等于Python 有个很爽的特性------链式比较：
python
x = 5
print(1 < x < 10) # True，等价于 1 < x and x < 10
print(1 < x < 3) # False
print(10 > x > 3 > 0) # True在别的语言里你得写 x > 1 and x < 10，Python 直接写 1 < x < 10 就行，跟数学里写的一样。
逻辑运算符
用来组合多个条件：and（与）、or（或）、not（非）。
python
age = 25
has_id = True
# and：两个都为 True 才是 True
print(age >= 18 and has_id) # True
# or：有一个为 True 就是 True
print(age < 18 or has_id) # True
# not：取反
print(not has_id) # False短路求值
这个概念很重要。and 和 or 有一个特性：
and：如果第一个条件是False，就不会看第二个（因为结果肯定是 False）or：如果第一个条件是True，就不会看第二个（因为结果肯定是 True）
python
# 这里第二个条件不会被执行，因为第一个是 False
result = False and (1 / 0) # 不会报错！
# 这里第二个条件不会被执行，因为第一个是 True
result = True or (1 / 0) # 也不会报错！这个特性实际用起来可以做安全的条件检查：
python
# 先检查列表是不是空的，再去取元素
if my_list and my_list[0] == "hello":
print("找到了")如果列表是空的，my_list 就是 False，后面的 my_list[0] 就不会被执行，避免了索引越界的错误。
返回值的秘密
and 和 or 不一定返回 True 或 False，它们返回的是决定结果的那个值：
python
print(3 and 5) # 5（两个都为真，返回最后一个）
print(0 and 5) # 0（第一个为假，直接返回第一个）
print(3 or 5) # 3（第一个为真，直接返回第一个）
print(0 or 5) # 5（第一个为假，返回第二个）
print("" or "默认值") # "默认值"所以 or 经常被用来设置默认值：
python
name = user_input or "匿名用户"
# 如果 user_input 是空字符串，name 就是"匿名用户"赋值运算符
就是 = 加上各种算术运算的简写：
python
x = 10
x += 5 # x = x + 5，x 变成 15
x -= 3 # x = x - 3，x 变成 12
x *= 2 # x = x * 2，x 变成 24
x //= 5 # x = x // 5，x 变成 4
x %= 3 # x = x % 3，x 变成 1
x **= 3 # x = x ** 3，x 变成 1这些没什么好说的，就是为了少写几个字。用多了就习惯了。
成员运算符
判断一个东西在不在另一个东西里面：in 和 not in。
python
fruits = ["苹果", "香蕉", "橘子"]
print("苹果" in fruits) # True
print("葡萄" not in fruits) # True
print("香蕉" not in fruits) # False
# 字符串也可以用
print("py" in "python") # True
print("java" in "python") # Falsein 的用法非常直观，读起来就跟说英语一样。后面学了列表、字典之后会用得更多。
位运算符
这些是操作二进制的，平时用得不多，但面试有时候会问：
python
a = 5 # 二进制: 101
b = 3 # 二进制: 011
print(a & b) # 1，按位与：001
print(a | b) # 7，按位或：111
print(a ^ b) # 6，按位异或：110
print(~a) # -6，按位取反
print(a << 1) # 10，左移一位：1010
print(a >> 1) # 2，右移一位：10实际开发中，位运算主要用在性能敏感的场景或者处理二进制数据的时候。一般业务代码里很少写。
运算符优先级
跟数学一样，Python 的运算符也有优先级。从高到低大致是：
** 幂运算
~ + - 按位取反、正负号
* / // % 乘除
+ - 加减
<< >> 位移
& 按位与
^ 按位异或
| 按位或
== != < > 比较
not 逻辑非
and 逻辑与
or 逻辑或说实话这个表我也背不全。我写代码的原则是------不确定优先级就加括号。
python
# 不加括号，你能确定这是什么意思吗？
result = a + b << 2 & 0xFF
# 加了括号，一目了然
result = ((a + b) << 2) & 0xFF加括号不丢人，代码能看懂比少写两个括号重要多了。
海象运算符（:=）
这个稍微高级一点，Python 3.8 才加入的。它允许你在表达式里同时赋值：
python
# 不用海象运算符
data = input("输入内容：")
if len(data) > 0:
print(f"你输入了 {len(data)} 个字符")
# 用海象运算符
if (n := len(input("输入内容："))) > 0:
print(f"你输入了 {n} 个字符")一个更实际的场景：
python
# 在 while 循环里读取数据
while (line := input(">>> ")) != "quit":
print(f"你输入了: {line}")这个运算符用好了可以让代码更简洁，用不好反而会让代码更难读。初期不强制使用，等后面遇到合适的场景再说。
本章小结
- 算术运算符：
+ - * / // % **，注意/返回浮点数，//是向下取整 - 比较运算符：
== != > < >= <=，支持链式比较 - 逻辑运算符：
and or not，有短路求值特性 - 成员运算符：
in和not in，非常直观好用 - 不确定优先级就加括号，别硬记
- 海象运算符
:=可以在表达式中同时赋值
面试题
Q1：10 / 3、10 // 3、10 % 3 的结果分别是什么？
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10 / 3=3.3333333333333335（浮点除法）10 // 3=3（整除，向下取整）10 % 3=1（取余）
注意 -10 // 3 的结果是 -4 而不是 -3，因为整除是向下取整（向负无穷方向），不是向零取整。
Q2：and 和 or 的短路求值是什么意思？有什么实际用途？
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短路求值是指逻辑运算时，如果第一个操作数已经能确定结果，就不会计算第二个操作数。
A and B：如果 A 为假，直接返回 A，不计算 BA or B：如果 A 为真，直接返回 A，不计算 B
实际用途：
- 安全的属性/索引访问 ：
if obj and obj.name，先检查 obj 不是 None 再访问属性 - 设置默认值 ：
value = user_input or "default" - 延迟计算：把开销大的操作放在后面，前面的条件不满足就跳过
Q3：-7 // 2 的结果是什么？为什么不是 -3？
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结果是 -4。
Python 的整除 // 是向下取整（floor division），也就是向负无穷方向取整。-7 / 2 = -3.5，向下取整就是 -4。
很多其他语言（比如 C、Java）的整除是向零取整，所以 -7 / 2 在这些语言里是 -3。这是 Python 和其他语言的一个区别，面试经常考。
Q4：x = 5，表达式 1 < x < 10 的结果是什么？Python 是怎么处理的？
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结果是 True。
Python 会把 1 < x < 10 展开为 1 < x and x < 10，也就是 1 < 5 and 5 < 10，两个都是 True，所以结果是 True。
这是 Python 独有的链式比较语法，跟数学里的写法一致，比大多数语言更直观。注意 x 只会被计算一次。