python學習筆記之運算符

• 目錄
• 前言
• 軟件環境
• 身份運算符
• 算術運算符
• 比較運算符
• 位移運算符
• 自變運算符
• 位運算符
• 邏輯運算符
• 成員關系運算符
• Python真值表
• 最后

前言

在前面的博文介紹了Python的數據結構之后，接下來結合python操作符來對Python程序中的數據進行處理。操作符/運算符的使用，可簡潔地表示內建類型的對象處理。主要是對程序中的數據進行邏輯操作、算術操作、比較操作等動作行為，本質是將在程序中會非常常用的程序操作封裝成成類或函數后，再以字符的形式調用，使執行程序語言更加簡潔和符合國際化。

軟件環境

• 操作系統
  
  • UbuntuKylin 14.04
• 軟件
  
  • Python 2.7.6
  • IPython 4.0.0

身份運算符

身份運算符用來判斷兩個變量的引用對象是否指向同一個內存對象，即id(varibale1) ?= id(variable2)。
is：判斷兩個標識符是不是引用自一個對象
is not：判斷兩個標識符是不是引用自不同對象
需要注意的是： is 和 == 的意義並不相同。

In [11]: [] == [] Out[11]: True In [12]: [] is [] Out[12]: False

概括性而言，is 是判斷兩個變量是否引用同一個對象，而 == 則是判斷兩個變量引用的對象的值是否一致。要很好的理解兩者間的區別需要從Python對象的三要素說起。
Python對象的三要素：id、type、value
id：是對象的唯一標識，是對象在內存中的存儲地址。
type：是對象的數據類型
value：是對象的值，是對象在內存中存放的數據。
其中is的判斷依據是對象的id，== 的判斷依據是對象value，例如：

In [25]: name1 = {'fan':'jmilk'}

In [26]: name2 = name1.copy()

In [27]: name1 == name2
Out[27]: True

In [28]: name1 is name2
Out[28]: False

In [29]: id(name1),id(name2)
Out[29]: (140197805793640, 140197805796720)

上述例子，name2是name1調用copy( )函數后返回的一個新的對象，所以兩者的id( )不相等，而兩個變量在內存和中的vale卻是相等的。

算術運算符

Operator	Description
+\-	加\減，其中’+’可以重載為連接符，連接兩個字符或字符串
*\**	乘\求平，其中*可以重載為重復
/\%\//	除\求余\取整除，其中%可以重載為格式化，取整除返回商的整數部分

**注：**Python除法需要注意的方面(Python 2.x版本，3.x版本不存在此問題)
1.Python中int型的數值相除，只能得到int型不會返回小數。若返回值需要精確到小數時，有兩種方法。
方法一：除數或被除數需要有一者為float型數值。

In [75]: float(1)/2 Out[75]: 0.5

方法二：import未來支持的語言特征division(精確除法)
Python的’/’除法默認使用截斷除(Truncating Division)，導入division模塊后，Python才會默認使用精確除法。當導入了精確除后，若想再使用截斷除，可以使用取整除’//’，同時也被成為地板除。

In [92]: %%file testFloat.py
from __future__ import division
a = 1
b = 2
print a/b
   ....: print a//b
   ....: 
Overwriting testFloat.py

In [93]: run testFloat.py
0.5
0

隨便介紹兩個內建函數round(number[, ndigits])、divmod(x, y)
round(x[,n])：給定一個浮點數x，並按照指定精度返回一個浮點數對象，官方文檔如下：

In [109]: round.__doc__ Out[109]: 'round(number[, ndigits]) -> floating point number\n\nRound a number to a given precision in decimal digits (default 0 digits).\nThis always returns a floating point number. Precision may be negative.'

例子：

In [124]: round(1.11111111111,5) Out[124]: 1.11111

除了使用這種方法獲取指定精度的浮點數外，還可以使用%格式化來輸出指定精度的浮雕數。

In [125]: a = 1.1111111111 In [126]: print '%.5f' %a 1.11111

%格式化可以非常靈活的得到滿足需求的輸出數據的格式，以后我們會繼續了解。
divmod(x, y)：計算x，y的取整除和余數，並以元組類型返回。官方文檔：

In [131]: divmod.__doc__ Out[131]: 'divmod(x, y) -> (quotient, remainder)\n\nReturn the tuple ((x-x%y)/y, x%y). Invariant: div*y + mod == x.'

例子：

In [133]: divmod(7,5) Out[133]: (1, 2)

比較運算符

Operator	Description
>	大於
<	小於
>=	大於等於
<=	小於等於
==	等於，比較兩個對象的value是否相等，相等為True
!=	不等於，比較兩個對象的value是否不相等，不相等為True
<>	不等於，同！= 運算符

位移運算符

位移運算符是非常有效率的計算方法之一，在對數學運算和對程序執行效率要求高的程序中推薦使用。除了位移運算符之外，Python的按位運算符也是非常有效率的一種數據處理方法，之后會詳細的介紹。

Operator	Description
<<	a << n ⇒ a*(2**n)
>>	a >> n ⇒ a/(2**n)

自變運算符

自變運算符可以減少一定的代碼量，更重要的是，使用自變運算符可以加快Python程序在內存中的執行效率。
值得注意的是：Python出於避免語法歧義的初衷，在Python語法中並沒有自增 i++ 或者 ++i的語法， ++i 只作用於數學運算操作符，如：

In [18]: i = 1

In [19]: ++i
Out[19]: 1

In [20]: +-i
Out[20]: -1

In [21]: --i
Out[21]: 1

 

Operator	Description
+=	a+=b ⇒ a=a+b
-=	a-=b ⇒ a=a-b
*=	a*=b ⇒ a=a*b
/=	a/=b ⇒ a=a/b
%=	a%=b ⇒ a=a%b
**=	a**=b ⇒ a=a**b
//=	a//=b ⇒ a=a//b

順便來比較一下 i = i+1 、i += 1 、i++ 三者間執行效率的高低(對一般編程語言而言)。
最低 i = i + 1
(1). 讀取右i的地址
(2). i+1
(3). 讀取左i的地址
(4). 將右i+1傳遞給左i，編譯器認為左右兩個i是不一致的。
其次 i += 1
(1). 讀取左i的地址
(2). i+1
(3). 將i+1傳遞給i自身，編譯器會認為只有同一個i
最高 i++
(1). 讀取i的地址
(2). 自增1
注意：在考慮到提升程序運行效率的同時，也要注意在使用i += 1的時候可以會莫名其妙的出現語法錯誤，這種時候可以考慮是否為數據類型的類型隱式轉換錯誤。
以上的比較只是針對一般的編程語言而言，在Python中因為存在可變對象和非可變對象，而且不存在i++自增語言。但是使用自變運算符，的確可以有效的減少代碼量和使程序更加簡潔。

位運算符

Operator	Description
x | y	按位或（有1則1）
x & y	按位與（有0 則0）
x ^ y	位異或（不同為1，相同為0）
～x	取反

在Python中 | 、& 等運算符的意義不在於處理邏輯關系，而是二進制數據的位運算，數字以二進制形式的補碼存儲和計算，以原碼結果來顯示。若數字為正值，他的補碼就是原碼本身。若數字為負值，則他的補碼為源碼減一再按位取反。兩個數字的計算本質是兩個二進制補碼的計算。
數字計算的實現原理：
1的原碼：0000 0001 ， 補碼： 0000 0001 （二進制的首個數字代表符號，不可以改變）
-1的原碼：1000 0001 ， 補碼：1111 1111

In [67]: -1 & 1
Out[67]: 1

即：
1111 1111
0000 0001
—————
0000 0001
其結果原碼為 0000 0001（正數的補碼就是原碼本身）

In [68]: -1 | 1
Out[68]: -1

即：
1111 1111
0000 0001
—————
1111 1111
其結果原碼為1000 0001（負數的原碼為補碼減一再按位取反，首個數字代表符號不可以改變）
所以，從數字計算的底層實現可以看出。位移運算符是計算效率非常高的一種計算方法，尤其可以避免類似執行乘法時，所帶來的非常繁復的操作和實現過程。

邏輯運算符

Operator	Description
and	邏輯與
or	邏輯或
not	邏輯非

在Python只能夠將and、or、not三種運算符用作於邏輯運算，而不像C、Java等編程語言中可以使用&、|、！，更加不能使用簡單邏輯於&&、簡單邏輯或||等邏輯運算符。由此可見，Python始終堅持着“只用一種最好的方法，來解決一個問題”的設計理念。

成員關系運算符

成員運算符能夠判斷一個指定對象是否是作為一個容器中的元素，由此來判斷兩個對象間的關系。
容器：包含了其他對象的引用的數據類型。

 

Operator	Description
in	當一個對象存在一個容器中時為Ture
not in	當一個對象不在一個容器中時為True

In [72]: 1 in list
Out[72]: True

In [73]: 4 in list
Out[73]: False

In [74]: 4 not in list
Out[74]: True

In [75]: 1 not in list
Out[75]: False

Python真值表

Object	Constant Value
“”	False
“Str”	True
0	False
1	True
()空元組	False
[]空列表	False
{}空字典	False
None	False

最后

運算符在程序中一直都充當着非常重要的角色，可能是編程的過程中並不會完全用的上，但是建立一個由自己編寫起來的運算符文檔，在往后的程序編寫中會變得非常的方便。