Python(四) 运算符和表达式

写程序时，经常需要让计算机帮我们“算东西”“做判断”“组合数据”。

例如：

这里的 * 就是运算符，表示乘法。

再比如：

这里的 >= 也是运算符，表示“大于等于”。

在 Python 中，运算符和表达式几乎无处不在。学习变量、输入输出、条件判断、循环、函数时，都会用到它们。

简单来说：

掌握运算符和表达式，学生才能真正写出“会计算、会判断、会处理数据”的程序。

运算符是 Python 中具有特殊含义的符号或关键字，用来对数据进行操作。

例如：

这里的 + 是运算符，表示加法。

这里的 >= 是运算符，表示大于等于。

这里的 == 是运算符，表示判断两个值是否相等。

表达式是能够计算出一个结果的代码。

例如：

这是一个表达式，结果是：

再比如：

这也是一个表达式，结果可能是：

或者：

再看一个例子：

如果：

那么表达式 price * count 的结果就是：

教学时可以告诉学生：

表达式就像一道算式，程序会把它算出一个结果。

运算符通常是表达式的一部分。

例如：

这里：

再如：

这里：

Python 中常见的运算符可以分为以下几类：

初学阶段最重要的是：

位运算符和身份运算符可以作为了解内容，不需要一开始讲得太深。

算术运算符用于数学计算。

常见算术运算符：

+ 可以用于数字加法。

输出：

+ 也可以用于字符串拼接。

输出：

注意：

数字加法和字符串拼接不是一回事。

输出：

第一个是数学加法，第二个是字符串拼接。

- 用于数字减法。

输出：

也可以表示负数：

输出：

* 用于数字乘法。

输出：

* 还可以让字符串重复多次。

输出：

这个特性可以用于简单分隔线：

输出：

/ 表示普通除法。

输出：

注意：

在 Python 中，使用 / 做除法时，结果通常是浮点数。

即使能整除：

输出也是：

而不是整数 5。

// 表示整除，也叫地板除。

它会得到除法结果的整数部分。

输出：

可以这样理解：

注意：

// 不是四舍五入，而是向下取整。

输出：

% 表示取余数。

输出：

取余在编程中很常用。

例如，判断一个数是奇数还是偶数：

这里：

表示 number 除以 2 的余数。

如果余数是 0，说明它能被 2 整除，是偶数。

** 表示乘方。

输出：

解释：

计算正方形面积：

输出：

由数字、变量和算术运算符组成的表达式，叫算术表达式。

例如：

例子：计算平均分。

输出：

这里：

就是一个算术表达式。

赋值运算符用于给变量赋值，或者更新变量的值。

最常见的赋值运算符是：

例子：

这里不是数学中的“相等”，而是把右边的值保存到左边的变量中。

可以读作：

输出：

变量的值可以被重新赋值。

输出：

因为第二次赋值会覆盖第一次的值。

可以同时给多个变量赋同一个值。

输出：

这表示 a、b、c 的值都是 0。

Python 支持一次给多个变量赋值。

输出：

注意：

左边变量个数和右边数据个数要一致。

错误示例：

这会报错，因为左边有 2 个变量，右边有 3 个值。

复合赋值运算符用于“在原来变量的基础上进行运算，再赋值回去”。

常见复合赋值运算符：

例子：

输出：

这里：

等价于：

统计次数：

输出：

累加总和：

输出：

循环中经常会用到复合赋值：

输出：

比较运算符用于比较两个值之间的关系。

比较表达式的结果一定是布尔值：

或：

常见比较运算符：

== 用来判断两个值是否相等。

输出：

注意：

== 和 = 不一样。

这是初学者非常容易混淆的地方。

!= 用来判断两个值是否不相等。

输出：

输出：

这些比较运算符经常用在 if 条件判断中。

Python 支持链式比较。

例如，判断成绩是否在 0 到 100 之间：

这比下面写法更简洁：

不过初学时可以先讲普通写法，再介绍链式比较。

比较表达式是使用比较运算符组成的表达式。

例如：

比较表达式的结果是 True 或 False。

例子：

输出：

这里：

先被计算成 True，然后赋值给变量 result。

逻辑运算符用于组合多个条件。

Python 中常见逻辑运算符有三个：

and 表示“并且”。

只有左右两个条件都成立，结果才是 True。

这里必须同时满足：

才可以入场。

or 表示“或者”。

只要左右两个条件有一个成立，结果就是 True。

这里只要是会员，或者有优惠券，就可以享受优惠。

not 表示“不是”或“取反”。

is_login 是 False，not is_login 就是 True。

所以会输出：

and 的规则：

or 的规则：

not 的规则：

由比较表达式和逻辑运算符组成的表达式，叫逻辑表达式。

例如：

逻辑表达式经常作为 if 的条件。

成员运算符用于判断一个值是否在某个序列中。

常见成员运算符：

这里的序列可以是字符串、列表、元组等。

输出：

可以用于简单关键词判断：

输出：

用于判断用户输入是否在允许范围内：

not in 表示“不在里面”。

身份运算符用于判断两个变量是否引用同一个对象。

常见身份运算符：

初学时可以简单理解：

例子：

输出通常是：

解释：

初学阶段需要重点记住：

判断两个值是否相等，一般使用 ==，不要随便用 is。

常见用法是判断是否为 None：

位运算符用于对整数的二进制位进行运算。

这部分在 Python 基础入门阶段不是最常用内容，可以作为了解。

常见位运算符：

| 运算符 | 名称     || ------ | -------- | ------ || &    | 按位与   ||      |        | 按位或 || ^    | 按位异或 || ~    | 按位取反 || <<   | 左移     || >>   | 右移     |

例子：

可以把整数先想象成二进制：

按位与 &：

结果是二进制 001，也就是十进制 1。

对于初学者，不需要一开始掌握复杂位运算，只要知道它是“对二进制位进行操作”的运算符即可。

当一个表达式中有多个运算符时，Python 会按照一定顺序计算。

这就是运算符优先级。

比如：

输出：

因为乘法 * 的优先级高于加法 +，所以先算：

再算：

如果想先算加法，可以使用小括号：

输出：

下面列出初学阶段常见的优先级，从高到低：

不建议让初学者死记整张优先级表。

更实用的建议是：

如果不确定先算谁，就加小括号。

例子：

虽然这里不加括号也能运行，但加括号后更容易读懂。

表达式求值，就是 Python 计算表达式结果的过程。

例子：

可以分步骤理解：

所以：

输出：

教学时可以让学生把复杂表达式一步一步拆开，这样更容易理解。

逻辑运算符 and 和 or 有一个重要特点：短路运算。

短路运算指的是：

当 Python 已经能确定整个表达式结果时，就不会继续计算后面的部分。

and 要求左右都为真，结果才为真。

如果左边已经是 False，整个表达式一定是 False，右边就不需要再计算。

这里 age >= 18 是 False，所以 Python 不会再执行右边的 input()。

因为无论右边是真是假，整个 and 表达式都已经不可能为 True。

or 只要求有一个条件为真，结果就为真。

如果左边已经是 True，整个表达式一定是 True，右边就不需要再计算。

这里 is_admin 是 True，所以 Python 不会再执行右边的 input()。

短路运算在实际开发中很常见，但初学阶段只需要知道：

and 和 or 不一定会计算所有条件。

一个单独的值也可以是表达式。

它们本身就能得到一个结果。

一个变量也可以是表达式。

变量表达式的结果就是变量当前保存的值。

结果通常是数字。

结果是 True 或 False。

结果也是 True 或 False。

函数调用也可以是表达式，因为它可能返回一个结果。

例子：

输出：

这里 len("Python") 是表达式，它的结果是 6。

初学者有时会混淆表达式和语句。

可以这样简单区分：

例如：

这是表达式，结果是 30。

这是赋值语句，它把表达式 10 + 20 的结果赋值给变量 x。

这是条件语句，用来控制程序执行流程。

在教学中，不需要一开始讲得过于抽象，可以先让学生记住：

表达式通常能放在 print() 里面输出，因为它能算出一个值。

例如：

Python 对不同数据类型之间的运算有一定规则。

整数和浮点数可以一起做算术运算，结果通常是浮点数。

输出：

输出：

如果想中间有空格：

输出：

错误示例：

这会报错，因为字符串不能和整数直接拼接。

正确写法：

更推荐：

输出：

但字符串不能和字符串相乘。

错误示例：

如果数字来自 input()，要先转换：

错误示例：

问题：

if 条件中应该使用比较运算符 ==，不能使用赋值运算符 =。

正确写法：

错误示例：

用户输入：

输出：

原因：

input() 得到的是字符串，+ 在字符串之间表示拼接。

正确写法：

输出：

错误示例：

程序会报错，因为数学中不能除以 0。

可以在计算前判断：

输出：

// 是整除，不是四舍五入。

如果要四舍五入，可以使用 round()。

输出：

再如：

输出：

错误示例：

这段代码看起来像是判断成绩是否在 60 到 100 之间，但逻辑有问题。

因为很多数字都会满足其中一个条件。

比如 score = 150 时：

是 True，所以整个 or 表达式也是 True。

正确写法：

也可以写成：

结果是 14，不是 20。

如果想先算加法，要写：

建议学生：

不确定优先级时就加括号。

不推荐：

普通值相等判断应使用 ==。

推荐：

is 通常用于判断是否是 None：

可以用生活中的例子解释：

运算符像数学符号和判断词。

表达式就像一句“可以得出结果的话”。

例如：

这句话能算出总价。

这句话能判断是否及格。

这句话能判断是否满足入场条件。

可以把表达式的结果分为两大类：

这段代码中包含：

可以带学生一步一步分析：

请让用户输入商品单价和购买数量，计算总价。

参考答案：

请让用户输入一个整数，判断它是奇数还是偶数。

参考答案：

请让用户输入成绩，判断成绩是否在 0 到 100 之间。

参考答案：

入场条件：

请写程序判断用户是否可以入场。

参考答案：

禁止使用的用户名有：

请判断用户输入的用户名是否可以使用。

参考答案：

请判断下面表达式的结果。

参考答案：

下面代码有什么问题？请改正。

参考答案：

问题是 input() 得到的是字符串，不能直接和整数 18 比较。

正确写法：

请使用循环和 += 计算 1 到 100 的和。

参考答案：

输出：

运算符是 Python 中用来计算、赋值、比较和判断的符号或关键字。

表达式是能够计算出一个结果的代码。

本节需要重点掌握：