python布尔类型和逻辑运算

  • 2020 年 1 月 20 日
  • 筆記

布尔类型

python中True表示真，False表示假，它们是布尔类型：

>>> type(True)  <class 'bool'>

在python中，bool的True和False是数值1和0的字符串表示格式，实际上bool类型是int类型的一个子类。

>>> bool.__bases__  (<class 'int'>,)

因为True/False是数值1和0的另一种表示方式，它们可以直接参与数值运算。

>>> True + 2  3  >>> False + 2 - 1  1

True/False的各种形式

虽然True代表1，False代表0。但实际上，python中的任何一个数据对象要么是True，要么是False，所以可以直接在布尔测试的表达式中使用，而并非一定要去大小比较、通过函数测试等等。比如：

if "a":  while 1:

可以通过bool()函数来测试数据对象、表达式是True还是False。例如：

>>> bool(0)  False  >>> bool(1)  True  >>> bool('a')  True  >>> bool('')  False

那么，哪些类型的数据是True，哪些类型的数据是False？

  • 整数值0、浮点数值0.0等、空字符串都为假
  • None为假
  • 空数据对象都是假，比如[]、{}、()等
    • 注意，元组的括号和逗号的特殊性。例如(())、(None)、(1)这些都不是元组，而是单个数据对象，加上逗号才算是元组。所以，使用括号包围但却不是元组的数据，如果它们是假，则整个返回假，而不是元组看上去不为空而返回真

以下是各种内置数据类型的一些真、假示例：

          True                 False          ----------------------------------  number:   1、1.1               0、0.0  string:   'a'                  ''  None:                          None  list:     ['a']、[1]           []         [0]、['']、[None]  Set/Dict: {'a'}                {}  tuple:    ('a')、(1)           ()、('')、(0)、(None)

看几个示例：

>>> bool(1), bool(0)  (True, False)    >>> bool('a'), bool('')  (True, False)    >>> bool(None)  False    >>> bool(['a']), bool([1]), bool([]), bool(['']), bool([()])  (True, True, False, True, True)    >>> bool({'a'}), bool({}), bool({''})  (True, False, True)    >>> bool(('a')), bool(()), bool(('')), bool((0)), bool(({}))  (True, False, False, False, False)    >>> bool(((),)),bool((None,))  (True, True)

实际上，一个数据对象是真还是假，是根据这个类型的__bool__()的返回值(为False则为假)以及__len__()的返回值(为0则为假)来决定的。

None

None为假，它不是表示对象为空，也不是表示对象未定义。它自身就是一个实实在在的数据对象，在内存中有自己的内存地址，而且整个python全局只有一个唯一的None对象。可以认为，None是一种特殊的数据对象，像数值1、字符串'a'一样，只不过内存中这个数据对象里面存储的数据是我们不得而知的，但它永远表示为False。

>>> a = None  >>> b = None  >>> a is b  True

在Python中，没有显式定义return语句的函数、方法并不意味着没有返回值，它们的默认返回值是None。比如print()函数：

>>> a=print("aa")  aa  >>> print(a)  None

None有时候有些小技巧。比如，访问或设置超出列表长度的元素时会报错：

>>> S = []  >>> S[1]  Traceback (most recent call last):    File "<stdin>", line 1, in <module>  IndexError: list index out of range  >>> S[1] = 2  Traceback (most recent call last):    File "<stdin>", line 1, in <module>  IndexError: list assignment index out of range

但是可以预先将某些数量的None对象填充到列表中去，这样列表就具备了元素，尽管它们都是None对象。

例如，向列表中填充10个None元素：

>>> S = [None] * 10  >>> S  [None, None, None, None, None, None, None, None, None, None]  >>> S[1]  >>> S[1] = 2  >>> S  [None, 2, None, None, None, None, None, None, None, None]

当然，将None换成其它数据也一样可以，比如0，但用None来填充，一看就知道是为了填充而填充的占位符，不是实际要操作的元素。

另外，预先填充并不能限制列表的长度，可以继续向这个列表中append()新元素。

逻辑运算：and、or、not

python中只支持字符形式的and、or、not逻辑运算，不支持符号类型的&&、||、!。

  • X and Y：X和Y都为真时，返回真
  • X or Y：X或Y为真，返回真
  • not X：X真假取反
    • not优先级很低，所以not a == b等价于not (a == b)

需要注意，and和or会短路运算(即只要能确定真假关系，就立即停止运算)，并返回运算的结果(不是返回True/False，而是返回表达式的运算结果)。而not运算是返回True/False的。

例如，and的逻辑运算：

>>> 2 and 3, 3 and 2  (3, 2)  >>> [] and {}  []  >>> 3 and []  []

上面第一行and测试，因为and左边的都是True，所以必须得评估and右边的值，那么不管and右边是True还是False，都会返回and右边的值，比如第一行and测试，第三行and测试。第二行and测试中，因为and左边为False，所以直接能确定为False，所以直接短路返回[]。

再看or逻辑运算：

>>> 2 or 3,3 or 2  (2, 3)  >>> [] or 3  3  >>> [] or {}  {}

上面第一行or测试，因为or左边已经能直接确定为True，所以直接短路返回or左边的值。第二行和第三行or测试，因为or左边都为False，所以必须测试右边的，所以不管or右边是True还是False，都返回or右边的值。

再次说明，and、or返回的不是True/False的布尔值，而是逻辑表达式的运算结果。但因为python中只要是数据，要么是True，要么是False，所以and/or/not都可以用于真假测试，只不过and/or还可以在布尔测试的基础上进行赋值操作。

例如，如果变量a为False，就赋值为某个值，否则采用a原有的值。

a = a or "hhhh"

更通用的，变量A取X、Y、Z等表达式中的一个。

A = X or Y  A = X or Y or Z

不仅如此，and/or还能实现if中选择值的功能。例如，下面是等价的：

A = (( X and Y) or Z)    if X:    A = Y  else:    A = Z

当然，这种用and/or实现逻辑的可读性太差，能用if的当然用if。

空、非空测试的建议

经常会遇到要测试数据是否为空。这里的空可能是None、""、[]、{}、()中的一种，建议不要使用len() == 0去测试：

if len(x) == 0:  if not len(x) == 0:

而是直接将数据作为真、假值进行判断：

if x:  if not x:

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