第三章｜运算符与表达式：让 Python 帮你算账

📌 引言：编程就是“算账”

你写代码是为了什么？归根结底，是为了处理数据——把一堆数字、字符串、布尔值经过各种运算，变成你想要的结果。而“运算”靠的就是运算符。

想象一下去超市购物：

• 买了 3 个苹果，每个 5 元 → 3 * 5（算术）
• 满 100 减 20 → 总价是否 ≥100？（比较）
• 会员再打 9 折 → if 会员 and 总价 > 50（逻辑）

运算符就是编程语言的“动词”。掌握它们，你的程序才能真正“动”起来。

本章我们就来彻底搞懂 Python 中的各种运算符，从加减乘除到身份比较，并学会如何优雅地组合它们。

一、算术运算符：数学课代表

Python 支持基本的数学运算，而且有些运算符比其他语言更贴心。

📌 特别关注：除法运算符

很多语言里，整数相除结果还是整数（截断），但 Python 的 / 永远返回浮点数。如果你想要整数结果，得用 //。

print(5 / 2) # 2.5
print(5 // 2) # 2

⚠️ 注意负数的 // 是向下取整（不是向零取整）：

print(–5 // 2) # -3，因为 -2.5 向下取整是 -3
print(–5 / 2) # -2.5

取余 % 遵循公式：a = (a // b) * b + (a % b)，所以结果的正负与除数有关：

print(–5 % 2) # 1，因为 -5 = (-3)*2 + 1
print(5 % –2) # -1，因为 5 = (-2)*(-2) + (-1)

✨ 冷知识：运算符也能用在字符串上

• + 可以拼接字符串
• * 可以重复字符串

print("Hello" + " " + "World") # Hello World
print("Ha" * 3) # HaHaHa

但 -、/ 等对字符串无效，别瞎试。

二、比较运算符：真假美猴王

比较运算符返回布尔值 True 或 False。

🔗 Python 特色：链式比较

这是 Python 非常优雅的特性——你可以把多个比较连起来写，就像数学里的 a < b < c。

x = 5
print(1 < x < 10) # True（等价于 1 < x and x < 10）
print(10 > x > 0) # True

甚至可以混搭：

print(3 < 5 == 5) # True（先比较 3<5 得 True，再比较 5==5 得 True，然后 True and True？不，其实是链式，相当于 3<5 and 5==5）

链式比较是逐个比较，中间用 and 连接，但比直接写 and 更简洁。

三、逻辑运算符：与或非

逻辑运算符用于组合布尔值，同样返回布尔值。

⚡ 短路求值（Short-circuit Evaluation）

Python 的逻辑运算符有“偷懒”行为：

• and：如果左边为 False，右边根本不会执行（因为结果已经确定是 False）
• or：如果左边为 True，右边不会执行

def risky():
print("执行了 risky 函数")
return True

print(False and risky()) # 不会输出任何东西，risky 没执行
print(True or risky()) # 也不会执行 risky

这个特性可以用来写简洁的条件判断，比如：

# 如果列表不为空，才访问第一个元素
if lst and lst[0] == 1:
print("第一个元素是1")

🧠 冷知识：逻辑运算符返回的不一定是布尔值

and 和 or 返回的是实际参与计算的值，而不是单纯的 True/False。

• x and y：如果 x 为假，返回 x；否则返回 y。
• x or y：如果 x 为真，返回 x；否则返回 y。

print(0 and 100) # 0（0 被视为假，返回 0）
print(3 and 5) # 5（3 为真，返回 5）
print(0 or 100) # 100（0 为假，返回 100）
print(3 or 5) # 3（3 为真，返回 3）

这在给变量赋默认值时很有用：

name = input("输入名字：") or "匿名用户" # 如果输入为空，name 就是 "匿名用户"

四、赋值复合运算符：偷懒的艺术

把算术运算符和赋值结合起来，可以少敲几个键。

注意：这些运算符会改变变量本身（原地修改，但如果变量是不可变类型，实际上会重新绑定新对象）。

五、成员运算符：在不在？

检查一个值是否存在于一个序列（字符串、列表、元组、字典等）中。

print("a" in "hello") # False
print(3 in [1, 2, 3]) # True
print("name" in {"name": "Alice"}) # True（字典判断键是否存在）
print(4 not in (1, 2, 3)) # True

💡 实用技巧：用 in 简化复杂条件

代替长长的 if x == 1 or x == 2 or x == 3：

if x in (1, 2, 3):
print("x 是 1、2 或 3")

六、身份运算符：是不是同一个“人”？

身份运算符比较的是两个变量是否引用同一个对象（内存地址相同）。

🆚 is 与 == 的区别

• == 比较的是值是否相等
• is 比较的是身份（内存地址）是否相同

a = [1, 2, 3]
b = [1, 2, 3]
print(a == b) # True（值一样）
print(a is b) # False（不同对象）

c = a
print(c is a) # True（c 和 a 指向同一个列表）

⚠️ 使用建议

• 比较 None 时，必须用 is（这是 PEP 8 风格指南的建议）
• 比较布尔值时也用 is（if x is True），但通常直接用 if x 即可

result = None
if result is None:
print("没结果")

🪄 冷知识：小整数缓存

Python 为了优化，会缓存小整数对象（通常是 -5 到 256）。所以有时候两个不同的变量，只要值在这个范围内，is 比较也会是 True。

a = 256
b = 256
print(a is b) # True（被缓存了）

c = 257
d = 257
print(c is d) # False（超出缓存范围）

但永远不要依赖这个特性，用 is 比较整数是个坏习惯，应该用 ==。

七、位运算符（选读）

如果你不是做底层开发、网络协议或性能优化，位运算符可能很少用到。但了解一下也没坏处。

它们作用于整数的二进制位。日常开发中很少直接用，但面试可能会考。

八、运算符优先级：先算谁后算谁？

还记得小学的“先乘除后加减”吗？Python 也有自己的优先级规则。如果不想记，用括号强制指定顺序是最保险的。

📊 常见运算符优先级（从高到低）

😵 容易出错的例子

print(2 + 3 * 4) # 14，不是 20
print(2 ** 3 ** 2) # 512，因为幂运算是右结合（2**(3**2)=2**9=512）
print(not True == False) # True？False？实际上 not True == False 等价于 not (True == False) → not False → True

最佳实践：当表达式复杂时，主动加括号：

print((2 + 3) * 4) # 20
print((not True) == False) # False（not True 是 False，False == False 是 True？等等，我写错了——应该是 (not True) == False 结果是 True？让我们一步步：not True 是 False，False == False 是 True。但如果不加括号，not True == False 相当于 not (True == False) → not False → True。两个结果一样？这里只是举例，总之括号能让你意图明确）

✅ 本章总结

记住：运算符是程序的动词，掌握了它们，你就能让数据动起来。

🚀 下集预告

学会了各种运算，下一步就是让程序根据条件做出选择，或者重复执行某些操作——这就是流程控制。

下一章我们将学习：

• if、elif、else 判断
• while 和 for 循环
• break、continue、else 循环伴侣
• Python 3.10+ 的新玩具：match 语句

敬请期待！🔥