# 05-Python运算符与表达式

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## 一、基本概念

**什么是运算符**
    运算符用于执行程序代码运算，会针对一个以上操作数项目来进行运算

​	例如：2+3,其操作数是2和3，而运算符则是"+"



**什么是表达式**
    表达式，是由数字、运算符、数字分组符号（括号）、自由变量和约束变量等以能求得数值的有意义排列方法所得的组合。约束变量在表达式中已被指定数值，而自由变量则可以在表达式之外另行指定数值。

**Python运算符分类**
    算术运算符
    关系运算符
    赋值运算符
    逻辑运算符
    位运算符
    成员运算符 
    身份运算符

## 二、算术运算符

以下假设变量a为10，变量b为20：

| 运算符 | 描述                                            | 实例                                               |
| ------ | ----------------------------------------------- | -------------------------------------------------- |
| +      | 加 - 两个对象相加                               | a + b 输出结果 30                                  |
| -      | 减 - 得到负数或是一个数减去另一个数             | a - b 输出结果 -10                                 |
| *      | 乘 - 两个数相乘或是返回一个被重复若干次的字符串 | a * b 输出结果 200                                 |
| /      | 除 - x除以y                                     | b / a  输出结果 2                                  |
| %      | 取模 - 返回除法的余数                           | b % a 输出结果 0                                   |
| **     | 幂 - 返回x的y次幂                               | a**b 为10的20次方， 输出结果 100000000000000000000 |
| //     | 取整除 - 返回商的整数部分                       | 9//2 输出结果 4 , 9.0//2.0 输出结果 4.0            |

交互模式下，上次输出的表达式会赋给变量 `_`。把 Python 当作计算器时，用该变量实现下一步计算更简单，例如：

```python
>>> tax = 12.5 / 100
>>> price = 100.50
>>> price * tax
12.5625
>>> price + _
113.0625
>>> round(_, 2)
113.06
```

最好把该变量当作只读类型。不要为它显式赋值，否则会创建一个同名独立局部变量，该变量会用它的魔法行为屏蔽内置变量。

## 三、关系运算符

也叫比较运算符 

以下假设变量a为10，变量b为20：

| 运算符 | 描述                                                         | 实例                  |
| ------ | ------------------------------------------------------------ | --------------------- |
| ==     | 等于 - 比较对象是否相等                                      | (a == b) 返回 False。 |
| !=     | 不等于 - 比较两个对象是否不相等                              | (a != b) 返回 true.   |
| >      | 大于 - 返回x是否大于y                                        | (a > b) 返回 False。  |
| <      | 小于 - 返回x是否小于y。所有比较运算符返回1表示真，返回0表示假。这分别与特殊的变量True和False等价。注意，这些变量名的大写。 | (a < b) 返回 true。   |
| >=     | 大于等于- 返回x是否大于等于y。                               | (a >= b) 返回 False。 |
| <=     | 小于等于 -返回x是否小于等于y。                               | (a <= b) 返回 true。  |



## 四、赋值运算符

以下假设变量a为10，变量b为20：

| 运算符 | 描述             | 实例                                  |
| ------ | ---------------- | ------------------------------------- |
| =      | 简单的赋值运算符 | c = a + b 将 a + b 的运算结果赋值为 c |
| +=     | 加法赋值运算符   | c += a 等效于 c = c + a               |
| -=     | 减法赋值运算符   | c -= a 等效于 c = c - a               |
| *=     | 乘法赋值运算符   | c *= a 等效于 c = c * a               |
| /=     | 除法赋值运算符   | c /= a 等效于 c = c / a               |
| %=     | 取模赋值运算符   | c %= a 等效于 c = c % a               |
| **=    | 幂赋值运算符     | c `**=` a 等效于 c = c `**`a          |
| //=    | 取整除赋值运算符 | c //= a 等效于 c = c // a             |

## 五、逻辑运算符     

以下假设变量 a 为 10, b为 20:

| 运算符 | 逻辑表达式 | 描述                                                         | 实例                    |
| ------ | ---------- | ------------------------------------------------------------ | ----------------------- |
| and    | x and y    | 布尔"与" - 如果 x 为 False，x and y 返回 False，否则它返回 y 的计算值。 | (a and b) 返回 20。     |
| or     | x or y     | 布尔"或"- 如果 x 是非 0，它返回 x 的值，否则它返回 y 的计算值。 | (a or b) 返回 10。      |
| not    | not x      | 布尔"非" - 如果 x 为 True，返回 False 。如果 x 为 False，它返回 True。 | not(a and b) 返回 False |

## 六、位运算符

按位运算符是把数字看作二进制来进行计算的。Python中的按位运算法则如下：
下表中变量 a 为 60，b 为 13

| 运算符 | 描述                                                         | 实例                                                         |
| ------ | ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ |
| &      | 按位与运算符：参与运算的两个值,如果两个相应位都为1,则该位的结果为1,否则为0 | (a & b) 输出结果 12 ，二进制解释： 0000 1100                 |
| \|     | 按位或运算符：只要对应的二个二进位有一个为1时，结果位就为1。 | (a \| b) 输出结果 61 ，二进制解释： 0011 1101                |
| ^      | 按位异或运算符：当两对应的二进位相异时，结果为1              | (a ^ b) 输出结果 49 ，二进制解释： 0011 0001                 |
| ~      | 按位取反运算符：对数据的每个二进制位取反,即把1变为0,把0变为1 | (~a ) 输出结果 -61 ，二进制解释： 1100 0011， 在一个有符号二进制数的补码形式。 |
| <<     | 左移动运算符：运算数的各二进位全部左移若干位，由"<<"右边的数指定移动的位数，低位补0。 | a << 2 输出结果 240 ，二进制解释： 1111 0000                 |
| >>     | 右移动运算符：把">>"左边的运算数的各二进位全部右移若干位，">>"右边的数指定移动的位数，高位补0，低位舍弃 | a >> 2 输出结果 15 ，二进制解释： 0000 1111                  |

注：上例中计算结果有问题,做好的结果没改，按实际结果来        



## 七、成员运算符

除了以上的一些运算符之外，Python还支持成员运算符，测试实例中包含了一系列的成员，包括字符串，列表或元组。

| 运算符 | 描述                                                    | 实例                                              |
| ------ | ------------------------------------------------------- | ------------------------------------------------- |
| in     | 如果在指定的序列中找到值返回 True，否则返回 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没有找到值返回 True，否则返回 False。 | x 不在 y 序列中 , 如果 x 不在 y 序列中返回 True。 |

## 八、身份运算符

身份运算符用于比较两个对象的存储单元（python3推荐用==）

| 运算符 | 描述                                       | 实例                                                   |
| ------ | ------------------------------------------ | ------------------------------------------------------ |
| is     | is是判断两个标识符是不是引用自一个对象     | x is y, 如果 id(x)  等于 id(y) , is 返回结果 1         |
| is not | is not是判断两个标识符是不是引用自不同对象 | x is not y, 如果 id(x) 不等于 id(y). is not 返回结果 1 |

## 九、三元运算符

变量名  = 表达式  if   判断条件   else  表达式

当 if 后边的 判断条件成立， 变量名的值就是 紧跟在等号后面的值，否则，变量名的值将会是 else 后面的值。

```python
x = 11
n = x -1 if x >10 else x +1
print(n)


x = 11
if x > 10:
    n = x-1
else:
    n = x+1
print(n)
```

## 十、运算符优先级

以下表格列出了从最高到最低优先级的所有运算符：

| 运算符                   | 描述                                                   |
| ------------------------ | ------------------------------------------------------ |
| **                       | 指数 (最高优先级)                                      |
| ~ + -                    | 按位翻转, 一元加号和减号 (最后两个的方法名为 +@ 和 -@) |
| * / % //                 | 乘，除，取模和取整除                                   |
| + -                      | 加法减法                                               |
| >> <<                    | 右移，左移运算符                                       |
| &                        | 位 'AND'                                               |
| ^ \|                     | 位运算符                                               |
| <= < > >=                | 比较运算符                                             |
| <> == !=                 | 等于运算符                                             |
| = %= /= //= -= += *= **= | 赋值运算符                                             |
| is is not                | 身份运算符                                             |
| in not in                | 成员运算符                                             |
| not or and               | 逻辑运算符                                             |
| lambada                  | 一种灵活,便捷的且具有函数功能的表达式，又称匿名函数    |

算术运算符 > 比较>逻辑 



## 十一、进制转换    

进制转换是人们利用符号来计数的方法。

由一组数码符号和两个基本因素"基数"与"位权"构成。

基数是指，进位计数制中所采用的数码（数制中用来表示"量"的符号）的个数。

位权是指，进位制中每一固定位置对应的单位值。



**简单转换理念**
	把二进制三位一组分开就是八进制, 四位一组就是十六进制

**二进制与十进制**
（1）二进制转十进制："按权展开求和"
（1011）2=1x2**3 + 0x2**2 + 1x2**1 + 1x2**0=(11)10

  规律：个位上的数字的次数是0，十位上的数字的次数是1，......，依次递增，而十分位的数字的次数是-1，百分位上数字的次数是-2，......，依次递减。
  注意：不是任何一个十进制小数都能转换成有限位的二进制数。

 （2）十进制转二进制:"除以2取余，逆序排列"（除二取余法）
 【例】：(89)10=(1011001)2
             89÷2 ……1
             44÷2 ……0
             22÷2 ……0
             11÷2 ……1
             5÷2 ……1
             2÷2 ……0
             1
  十进制小数转二进制数："乘以2取整，顺序排列"（乘2取整法）
 【例】：(0．625)10= (0．101)2
               0.625X2=1.25 ……1
               0.25X2=0.50 ……0
               0.50 X2=1.00 ……1 

二进制与八进制：
    二进制数转换成八进制数：从小数点开始，整数部分向左、小数部分向右，每3位为一组用一位八进制数的数字表示，不足3位的要用"0"补足3位，就得到一个八进制数。
    八进制数转换成二进制数：把每一个八进制数转换成3位的二进制数，就得到一个二进制数。
        

    八进制数字与十进制数字对应关系如下：
            000 -> 0 | 004-> 4 | 010=8
            001 -> 1 |005 -> 5 | 011=9
            002 -> 2 |006 -> 6 | 012=10
            003 -> 3 |007 -> 7 | 013=11
   【例】：将八进制的37.416转换成二进制数：
            3 7 ． 4 1 6
            011 111 ．100 001 110
            即：（37.416）8 =（11111.10000111）2
   【例】：将二进制的10110.0011 转换成八进制：
            0 1 0 1 1 0 . 0 0 1 1 0 0
            2 6 . 1 4
            即：（10110.0011）2 = （26.14）8

二进制与十六进制
    二进制数转换成十六进制数：二进制数转换成十六进制数时，只要从小数点位置开始，向左或向右每四位二进制划分一组（不足四位数可补0），然后写出每一组二进制数所对应的十六进制数码即可。
    十六进制数转换成二进制数：把每一个十六进制数转换成4位的二进制数，就得到一个二进制数。        
    十六进制数字与二进制数字的对应关系如下：
            0000 -> 0 | 0100 -> 4 | 1000 -> 8 | 1100 -> C
            0001 -> 1 | 0101 -> 5 | 1001 -> 9 | 1101 -> D
            0010 -> 2 | 0110 -> 6 | 1010 -> A | 1110 -> E
            0011 -> 3 | 0111 -> 7 | 1011 -> B | 1111 -> F
   【例】：将十六进制数5DF.9 转换成二进制：
            5 D F ． 9
            0101 1101 1111 ．1001
            即：（5DF.9）16 =（10111011111.1001）2{十六进制怎么会有小数点}
    【例】：将二进制数1100001.111 转换成十六进制：
             0110 0001 ． 1110
             6 1 ． E

​			即：（1100001.111）2 =（61.E）16

**Python中进制转换**
2进制以0b开头:   

​			如: 0b11 则表示十进制的3
​	

8进制以0或者0o开头:     

​		如: 011则表示十进制的9 
​	

16进制以0x开头: 

​		如: 0x11则表示十进制的17

```python
# 10进制转为2进制
>>> bin(10)
'0b1010'

# 2进制转为10进制
>>> int("1001",2)
9

# 10进制转为16进制
>>> hex(10)
'0xa'

# 16进制到10进制
>>> int("ff", 16)
255
>>> int('0xab', 16)
171

# 10进制转为8进制 两种方式
>>> print ("%o" % 10)
12
>>> oct(8)
'010'

# 16进制到2进制
>>> bin(0xa)
'0b1010'

# 2进制到16进制
>>> hex(0b1001)
'0x9'

8进制转10进制
print(0o10)
int('010',8)
int('0o10',8)
```

# 尝试用Python写自己的grep

shell编写grep同等功能的命令