Python運算符與流程控制 #學習猿地
- 2020 年 3 月 18 日
- 筆記
本章節主要說明Python的運算符。舉個簡單的例子 **4 + 5 = 9** 。 例子中，**4** 和 **5** 被稱為**操作數**，"**+**" 稱為運算符。
Python語言支持以下類型的運算符:
– 算術運算符
– 比較（關係）運算符
– 賦值運算符
– 邏輯運算符
– 位運算符
– 成員運算符
– 身份運算符
– 運算符優先級
接下來讓我們一個個來學習Python的運算符。
——
## Python算術運算符
| 運算符 | 描述 | 實例 |
| :—– | :———————————————- | :———————— |
| + | 加 – 兩個對象相加 | a + b 輸出結果 31 |
| – | 減 – 得到負數或是一個數減去另一個數 | a – b 輸出結果 -11 |
| * | 乘 – 兩個數相乘或是返回一個被重複若干次的字符串 | a * b 輸出結果 210 |
| / | 除 – x 除以 y | b / a 輸出結果 2.1 |
| % | 取模 – 返回除法的餘數 | b % a 輸出結果 1 |
| ** | 冪 – 返回x的y次冪 | a**b 為10的21次方 |
| // | 取整除 – 向下取接近除數的整數 | `>>> 9//2 4 >>> -9//2 -5` |
## Python比較運算符
| 運算符 | 描述 | 實例 |
| :—– | :———————————————————– | :——————– |
| == | 等於 – 比較對象是否相等 | (a == b) 返回 False。 |
| != | 不等於 – 比較兩個對象是否不相等 | (a != b) 返回 True。 |
| > | 大於 – 返回x是否大於y | (a > b) 返回 False。 |
| < | 小於 – 返回x是否小於y。所有比較運算符返回1表示真，返回0表示假。這分別與特殊的變量True和False等價。注意，這些變量名的大寫。 | (a < b) 返回 True。 |
| >= | 大於等於 – 返回x是否大於等於y。 | (a >= b) 返回 False。 |
| <= | 小於等於 – 返回x是否小於等於y。 | (a <= b) 返回 True。 |
## Python賦值運算符
| 運算符 | 描述 | 實例 |
| :—– | :————— | :———————————— |
| = | 簡單的賦值運算符 | c = a + b 將 a + b 的運算結果賦值為 c |
| += | 加法賦值運算符 | c += a 等效於 c = c + a |
| -= | 減法賦值運算符 | c -= a 等效於 c = c – a |
| *= | 乘法賦值運算符 | c *= a 等效於 c = c * a |
| /= | 除法賦值運算符 | c /= a 等效於 c = c / a |
| %= | 取模賦值運算符 | c %= a 等效於 c = c % a |
| **= | 冪賦值運算符 | c **= a 等效於 c = c ** a |
| //= | 取整除賦值運算符 | c //= a 等效於 c = c // a |
## Python位運算符
按位運算符是把數字看作二進制來進行計算的。bin()函數可以把數字轉為二進制。
Python中的按位運算法則如下：
下表中變量 a 為 60，b 為 13二進制格式如下：
“`
a = 0011 1100
b = 0000 1101
—————–
a&b = 0000 1100
a|b = 0011 1101
a^b = 0011 0001
~a = 1100 0011
“`
| 運算符 | 描述 | 實例 |
| :—– | :———————————————————– | :———————————————————– |
| & | 按位與運算符：參與運算的兩個值,如果兩個相應位都為1,則該位的結果為1,否則為0 | (a & b) 輸出結果 12 ，二進制解釋： 0000 1100 |
| | | 按位或運算符：只要對應的二個二進位有一個為1時，結果位就為1。 | (a | b) 輸出結果 61 ，二進制解釋： 0011 1101 |
| ^ | 按位異或運算符：當兩對應的二進位相異時，結果為1 | (a ^ b) 輸出結果 49 ，二進制解釋： 0011 0001 |
| ~ | 按位取反運算符：對數據的每個二進制位取反,即把1變為0,把0變為1。**~x** 類似於 **-x-1** | (~a ) 輸出結果 -61 ，二進制解釋： 1100 0011， 在一個有符號二進制數的補碼形式。 |
| << | 左移動運算符：運算數的各二進位全部左移若干位，由"<<"右邊的數指定移動的位數，高位丟棄，低位補0。 | a << 2 輸出結果 240 ，二進制解釋： 1111 0000 |
| >> | 右移動運算符：把">>"左邊的運算數的各二進位全部右移若干位，">>"右邊的數指定移動的位數 | a >> 2 輸出結果 15 ，二進制解釋： 0000 1111 |
## Python邏輯運算符
Python語言支持邏輯運算符，以下假設變量 a 為 10, b為 20:
| 運算符 | 邏輯表達式 | 描述 | 實例 |
| :—– | :——— | :———————————————————– | :———————- |
| and | x and y | 布爾"與" – 如果 x 為 False，x and y 返回 False，否則它返回 y 的計算值。 | (a and b) 返回 20。 |
| or | x or y | 布爾"或" – 如果 x 是 True，它返回 x 的值，否則它返回 y 的計算值。 | (a or b) 返回 10。 |
| not | not x | 布爾"非" – 如果 x 為 True，返回 False 。如果 x 為 False，它返回 True。 | not(a and b) 返回 False |
## Python成員運算符
除了以上的一些運算符之外，Python還支持成員運算符，測試實例中包含了一系列的成員，包括字符串，列表或元組。
| 運算符 | 描述 | 實例 |
| :—– | :—————————————————— | :———————————————— |
| in | 如果在指定的序列中找到值返回 True，否則返回 False。 | x 在 y 序列中 , 如果 x 在 y 序列中返回 True。 |
| not in | 如果在指定的序列中沒有找到值返回 True，否則返回 False。 | x 不在 y 序列中 , 如果 x 不在 y 序列中返回 True。 |
## Python身份運算符
身份運算符用於比較兩個對象的存儲單元
| 運算符 | 描述 | 實例 |
| :—– | :—————————————— | :———————————————————– |
| is | is 是判斷兩個標識符是不是引用自一個對象 | **x is y**, 類似 **id(x) == id(y)** , 如果引用的是同一個對象則返回 True，否則返回 False |
| is not | is not 是判斷兩個標識符是不是引用自不同對象 | **x is not y** ， 類似 **id(a) != id(b)**。如果引用的不是同一個對象則返回結果 True，否則返回 False。 |
**註：** [id()](https://www.runoob.com/python/python-func-id.html) 函數用於獲取對象內存地址。
> is 與 == 區別：
>
> is 用於判斷兩個變量引用對象是否為同一個， == 用於判斷引用變量的值是否相等。
## Python運算符優先級
以下表格列出了從最高到最低優先級的所有運算符：
| 運算符 | 描述 |
| :———————– | :—————————————————– |
| ** | 指數 (最高優先級) |
| ~ + – | 按位翻轉, 一元加號和減號 (最後兩個的方法名為 +@ 和 -@) |
| * / % // | 乘，除，取模和取整除 |
| + – | 加法減法 |
| >> << | 右移，左移運算符 |
| & | 位 'AND' |
| ^ | | 位運算符 |
| <= < > >= | 比較運算符 |
| == != | 等於運算符 |
| = %= /= //= -= += *= **= | 賦值運算符 |
| is is not | 身份運算符 |
| in not in | 成員運算符 |
| not and or | 邏輯運算符 |
> 注意：Pyhton3 已不支持 <> 運算符，可以使用 != 代替
## 二進制
> 二進制（binary）在數學和數字電路中指以2為基數的記數系統，以2為基數代表系統是二進位制的。這一系統中，通常用兩個不同的符號0（代表零）和1（代表一）來表示 [1] 。數字電子電路中，邏輯門的實現直接應用了二進制，因此現代的計算機和依賴計算機的設備里都用到二進制。每個數字稱為一個比特（Bit，Binary digit的縮寫）
## 進制轉換
### 十進制轉換為二進制
> 一個十進制整數轉換為二進制數採用 "除2取余，逆序排列"法。
>
> 具體做法是：用2整除十進制整數，可以得到一個[商](https://baike.baidu.com/item/商/3820976)和[餘數](https://baike.baidu.com/item/餘數/6180737)；再用2去除商，又會得到一個商和餘數，如此進行，直到商為小於1時為止，然後把先得到的餘數作為二進制數的低位有效位，後得到的餘數作為二進制數的高位有效位，依次排列起來
例如 125 轉為 二進制
“`
125 / 2 = 62 余 1
62 / 2 = 31 余 0
31 / 2 = 15 余 1
15 / 2 = 7 余 1
7 / 2 = 3 余 1
3 / 2 = 1 余 1
1 / 2 = 0 余 1
餘數從低位到高位依此排列： 1 1 1 1 1 0 1
“`
### 二進制轉換為十進制
> 方法：「按權展開求和」。
>
> 該方法的具體步驟是先將二迸制的數寫成加權係數展開式，而後根據十進制的加法規則進行求和
例如：
“`python
# 1 1 1 1 1 0 1
1==> 1*2^6
+ 64
1==> 1*2^5
+ 32
1==> 1*2^4
+ 16
1==> 1*2^3
+ 8
1==> 1*2^2
+ 4
0==> 0*2^1
+ 0
1==> 1*2^0
+ 1
= 125
“`
## Python位運算符
按位運算符是把數字看作二進制來進行計算的。bin()函數可以把數字轉為二進制。
Python中的按位運算法則如下：
下表中變量 a 為 60，b 為 13二進制格式如下：
“`
a = 0011 1100
b = 0000 1101
—————–
a&b = 0000 1100
a|b = 0011 1101
a^b = 0011 0001
~a = 1100 0011
“`
| 運算符 | 描述 | 實例 |
| :—– | :———————————————————– | :———————————————————– |
| & | 按位與運算符：參與運算的兩個值,如果兩個相應位都為1,則該位的結果為1,否則為0 | (a & b) 輸出結果 12 ，二進制解釋： 0000 1100 |
| | | 按位或運算符：只要對應的二個二進位有一個為1時，結果位就為1。 | (a | b) 輸出結果 61 ，二進制解釋： 0011 1101 |
| ^ | 按位異或運算符：當兩對應的二進位相異時，結果為1 | (a ^ b) 輸出結果 49 ，二進制解釋： 0011 0001 |
| ~ | 按位取反運算符：對數據的每個二進制位取反,即把1變為0,把0變為1。**~x** 類似於 **-x-1** | (~a ) 輸出結果 -61 ，二進制解釋： 1100 0011， 在一個有符號二進制數的補碼形式。 |
| << | 左移動運算符：運算數的各二進位全部左移若干位，由"<<"右邊的數指定移動的位數，高位丟棄，低位補0。 | a << 2 輸出結果 240 ，二進制解釋： 1111 0000 |
| >> | 右移動運算符：把">>"左邊的運算數的各二進位全部右移若干位，">>"右邊的數指定移動的位數 | a >> 2 輸出結果 15 ，二進制解釋： 0000 1111
### Python中的流程控制
1.python語句的分類
2.流程控制相關的分類
3.順序結構
4.分支結構
5.循環結構
6.其他流程控制語句
### 1.python語句的分類
1.單行代碼 一行的python代碼
2.代碼塊/組：
以冒號作為開始，用縮進劃分相同作用域，這樣的結構稱之為代碼塊，是一個整體。
作用域是指作用範圍。作用區域，使用了相同的縮進，即有相同的作用域。
縮進：一個table距離或者四個空格。
注意：代碼塊/組中嚴格區分空格和table，不能混合使用，必須只使用一種方式縮進！
### 2.流程控制的分類
流程控制：對計算機執行代碼的管控就是流程控制。
分類：1.順序結構 2.分支結構/選擇結構 3.循環結構
### 3.順序結構
順序結構是系統默認程序結構，自上而下執行
### 4.分支結構
結構代碼
a.單項分支
if 條件表達式:
一條python代碼
一條python代碼
一條python代碼
…
b.雙項分支
if 條件表達式：
一條python代碼
一條python代碼
一條python代碼
…
else:
一條python代碼
一條python代碼
一條python代碼
…
c.多項分支
if 條件表達式：
一條python代碼
一條python代碼
一條python代碼
…
elif 條件表達式：
一條python代碼
一條python代碼
一條python代碼
…
elif 條件表達式：
一條python代碼
一條python代碼
一條python代碼
…
…
else:
一條python代碼
一條python代碼
一條python代碼
…
c.巢裝分支
例子：
if 條件表達式：
代碼語句
if 條件表達式:
代碼語句
else:
代碼語句
else：
代碼語句
### 5.循環結構
必須熟練掌握！
a.while型循環
基本結構：
while 條件表達式:
代碼內容
代碼內容
代碼內容
…
帶有變化條件的循環
1.聲明變量var
2.while 進行變量var的判斷:
代碼內容
代碼內容
代碼內容
…
3.變量var的改變操作
b.for..in循環(主要用於遍歷容器類數據)
for 自定義變量 in 容器數據:
代碼內容,可以使用自定義變量
代碼內容,可以使用自定義變量
代碼內容,可以使用自定義變量
### else語句的應用
循環中可以使用else語句
while 條件表達式:
循環語句
循環語句
循環語句
…
else:
代碼語句
代碼語句
代碼語句
…
### 其他的流程控制語句
1.break語句
2.continue語句
3.pass語句
### 特殊語句：
“`
1.exit()
2.quit()
用於結束程序的執行，exit()和quit()之後的代碼不會執行。在單純的循環結構中的作用與break很像，但絕不能混為一談！！！
“`
