2.3 运算符与表达式

编写的大多数语句都包含了表达式（Expressions）。一个表达式的简单例子是2+3。表达式可以拆分成运算符（Operators）与操作数（Operands）。

运算符是进行某些操作，并且可以用诸如+等符号或特殊关键词加以表达的功能。运算符需要一些数据来进行操作，这些数据就被称作操作数。在上面的例子中，2和3就是操作数。

2.3.1 运算符

接下来将简要介绍各类运算符及它们的用法。

为了更好地理解各类运算符的作用，强烈建议在Python的命令行解释器中输入以下范例中的表达式内容，并观察输出结果。例如，要想测试表达式2+3，可以在交互式Python解释器的提示符后输入如下代码。

>>> 2 + 3 
5 
>>> 3 * 5 
15 
>>> 

下面是Python语言支持的运算符。

（1）+（加号）：两个对象相加。

例如，3+5输出8，'a'+'b'输出'ab'。

（2）-（减号）

从一个数中减去另一个数，如果第一个操作数不存在，则假定为零。

例如，-5.2将输出一个负数，50-24输出26。

（3）*（乘号）

给出两个数的乘积，或返回字符串重复指定次数后的结果。

例如，2*3输出6，'la'*3输出'lalala'。

（4）**（乘方，幂运算）

返回x的y次方。

例如，3**4输出81（即3*3*3*3）。

（5）/（除号，结果为实数）

x除以y

例如，13/3输出4.333333333333333。

（6）//（整除，结果为整数）

x除以y并对结果向下取整至最接近的整数。

例如，13//3输出4，-13//3输出-5。

（7）%（取模，求余数的运算）

%返回除法运算后的余数。

例如，13%3输出1，-25.5%2.25输出1.5。

（8）<<（按位左移）

<<将数字的位向左移动指定的位数（每个数字在内存中以二进制数表示，即0和1）。

例如，2<<2输出8，2用二进制数表示为10。向左移2位会得到1000这一结果，表示十进制中的8。

（9）>>（按位右移）

>>将数字的位向右移动指定的位数。

例如，11>>1输出5。11在二进制中表示为1011，右移一位后输出101这一结果，表示十进制中的5。

（10）&（按位与）

&对数字进行按位与操作。

例如，5&3输出1。按位与是针对二进制数的操作，是指比较两个二进制数的每一位，如果两个相应的二进位都为1，则此位为1，否则为0。在本例中，5的二进制表达为101，3的二进制表达为11（为补全位数进行按位操作写作011），则按位与操作后的结果为001，对应的十进制数为1。

（11）|（按位或）

|对数字进行按位或操作。

例如，5|3输出7。按位或是针对二进制数的操作，是指比较两个二进制数的每一位，如果两个相应的二进位有一个为1，则此位为1，否则为0。在本例中，101与011进行按位或操作后的结果为111，对应的十进制数为7。

（12）^（按位异或）

^对数字进行按位异或操作。

例如，5^3输出6。按位异或是针对二进制数的操作，是指比较两个二进制数的每一位，如果两个相应的二进位不同，则此位为1，相同为0。在本例中，101与011进行按位异或操作的结果为110，对应的十进制数为6。

（13）～（按位取反）

～表示x的按位取反结果为-(x+1)。

例如，～5输出-6。按位取反也称作“按位取非”“求非”或“取反”，沈洁元译本译作“按位翻转”，是针对二进制数的操作，是指对两个二进制数的每一二进位都进行取反操作，0换成1，1换成0。受篇幅与学识所限，本例具体原理不在此处赘述，读者只需按照给出的公式记忆即可。

（14）<（小于）

<返回x是否小于y。所有比较运算符的返回结果均为True或False。请注意这些名称中的大写字母。

例如，5<3输出False，3<6输出True。

比较可以任意组成链接，例如，3<5<7返回True。

（15）>（大于）

>返回x是否大于y。

例如，5>3返回True。如果两个操作数均为数字，它们首先将会被转换至一种共同的类型，否则它将总是返回False。

（16）<=（小于等于）

<=返回x是否小于或等于y。

例如，x=3;y=6;x<=y返回True。

（17）>=（大于等于）

>=返回x是否大于或等于y。

例如，x=4;y=3;x>=3返回True。

（18）==（等于）

==比较两个对象是否相等。例如：

x=2;y=2;x==y返回True。

x='str';y='stR';x==y返回False。

x='str';y='str';x==y返回True。

（19）!=（不等于）

!=比较两个对象是否不相等。

x=2;y=3;x!=y返回True。

（20）not（逻辑“非”）

not表示如果x是Ture，则返回False；如果x是False，则返回True。

例如，x=Ture;not x返回False。

（21）and（逻辑“与”）

and表示如果x是False，则x and y返回False，否则返回y的计算值。

例如，当x是False时，x=False;y=True;x and y将返回False。在这一情境中，Python将不会计算y，因为它已经了解and表达式的左侧是False，这意味着整个表达式都将是False而不会是别的值。这种情况称作短路计算（Short-circuit Evaluation）。

（22）or（逻辑“或”）

or表示如果x是True，则返回True，否则返回y的计算值。

例如，x=Ture;y=False;x or y将返回Ture。在这里短路计算同样适用。

2.3.2 运算符的优先级

如果有一个诸如2+3*4的表达式，是优先完成加法运算还是优先完成乘法运算呢？基础数学知识会告诉我们应该先完成乘法运算。这意味着乘法运算符的优先级要高于加法运算符。

下面给出Python中从最低优先级到最高优先级的优先级列表。这意味着，在给定的表达式中，Python将优先计算列表中位置靠后的那些优先级较高的运算符与表达式。

为了保持完整，本书从Python参考手册中引用了表2-2中的内容。在日常工作中，强烈建议使用圆括号操作符来对运算符与操作数进行分组，以更加明确地指定优先级，这也能使程序更加可读。

到目前为止，表2-2中还没有遇到的运算符将会在后面的章节中解释。

在表2-2中位列同一行的运算符具有相同优先级。例如，+和-具有相同的优先级。

2.3.3 改变运算顺序

为了使表达式更加易读，可以使用括号。例如，2+(3*4)要比2+3*4更加容易理解，因为后者还要求了解运算符的优先级。当然使用括号同样也要适度（而不要过度），同时亦应不要像(2+(3*4))这般冗余。

使用括号还有一个额外的优点——它能帮助我们改变运算的顺序。例如，如果希望在表达式中计算乘法之前先计算加法，那么可以将表达式写作(2+3)*4。

2.3.4 表达式

表达式（Expressions）简单来说就是一个算式，它将常量、运算符、括号、变量等以能求得结果的有意义内容组合一起，可以用以下程序来理解表达式的作用。

# 例 2.2 利用表达式求解算式的结果 
length = 5 
breadth = 2 
area = length * breadth 
print('Area is', area) 
print('Perimeter is', 2 * (length + breadth)) 

输出：

Area is 10 
Perimeter is 14 

矩形的长度（Length）与宽度（Breadth）存储在以各自名称命名的变量中。在程序中可以使用它们并借助表达式来计算矩形的面积（Area）与周长（Perimeter）。接着，将表达式length*breadth的结果存储在变量area中并将其通过使用print函数打印出来。在程序的最后一条语句中，程序直接在print函数中使用了表达式2*(length+breadth)的值。

同时，需要注意到Python是如何漂亮地打印出输出结果的。尽管我们没有特别地在Area is和变量area之间指定空格，但Python会自动补充，因此程序运行后就能得到整洁的输出结果，同时程序也因为这样的处理方式而变得更加易读。这便是Python让程序员的工作变得更加便捷美好的一个范例。

2.3.5 eval()函数

如果将一个表达式放在了一串字符中，例如：

>>>exp="100/2*3" 

那么如何才能让Python求出这个字符串中的表达式的值呢？这里推荐一个非常神奇的函数——eval()函数，它的功能就是计算一串字符串中的合法Python表达式的值，比如在上述语句之后，继续输入以下语句。

>>>eval(exp) 

执行上述程序后，将会在屏幕上得到这串字符中算式的值，即：

150.0