Python科学计算与数据处理3：变量与运算符

variable_operator

变量

我们可以把变量（variable）看作数据的名字，它指向内存中的某一段特定空间。当你创建一个变量时，解释器就会在内存中预留一块空间，以存储变量的值。数据有整数（integer）、小数（decimal）和字符（character）等等类型，根据不同的变量类型，解释器会分配相应的内存空间。然而，Python变量通常为动态类型，即变量的类型在运行时自动解析，因此不需要提前为变量指定类型，这一点与其他的编程语言不同。

命名

Python语言中，变量的命名需要遵循一定的原则：

• 不能使用系统保留的关键字，如if、else等；
• 变量名只能由数字、字母和下划线组成，而且第一位不能是数字；
• 变量名的字母是大小写敏感的，即a和A是不同的变量；

可以用下面的命令查看Python所有的关键字：

python_keywords

赋值

• 单赋值语句， 一次给一个变量赋值：

# single assignment
name = 'Wu Yong'
height = 1.8
age = 26

• 复合赋值语句，可一次性给多个变量赋相同的值：

# multiple assignment
a = b = c = 6

数据类型

Python的数据类型包括以下五大类：

• 数字（numbers）
• 字符（string）
• 元组（tuples）
• 列表（list）
• 字典（dictionary）

本节不展开介绍，下一节将详细地对每一种类型进行讲解。

运算符

Python运算符包括：

• 算术运算符（arithmetic）
• 比较运算符（comparison）
• 赋值运算符（assignment）
• 位运算符（bitwise）
• 逻辑运算符（logical）
• 成员运算符（membership）
• 标识运算符（identity）

算术运算符

算术表达式由运算符和运算对象组成（operands），Python的算术运算符包括：

Arithmetic_operators

比较运算符

用于比较运算，返回结果为True或False。

comparison_operators.png

赋值运算符

用于给变量赋值。

Assignment_operator.png

位运算符

位运算是把数字先转换为二进制进行计算。例如，当x=10 (0000 1010)，y=4 (0000 0100)时：

Bitwise_operators.png

Python还提供了进制转换函数：

• 二进制bin()
• 十进制int()
• 八进制oct()
• 十六进制hex()

逻辑运算符（logical）

逻辑运算即与（and）、或（or）、非（not）等运算，返回值为True或False。

成员运算符（membership）

Python提供成员运算符来判断一个元素是否属于某个序列（字符串、列表、元组等）：

• in
• not in

成员运算的返回值也是True或者False。

标识运算符（identity）

网上也有人翻译为身份运算符，用于判断两个变量是否指向同一个对象:

• is
• is not

需要注意，数值相等的两个变量并不一定指向同一个对象，即id不同。参考如下例子：

x = 10; y = 10
print 'x is y:', x is y
print 'x == y:', x == y
print 'id(x) = %d, id(y) = %d' % (id(x), id(y))
print '-' * 35
a = [1, 2, 3]; b = [1, 2, 3]
print 'a is b:', a is b
print 'a == b:', a == b
print 'id(a) = %d, id(b) = %d' % (id(a), id(b))
print '-' * 35
c = a
print 'c is a:', c is a
print 'id(c) = %d' % id(c)

x is y: True
x == y: True
id(x) = 51407216, id(y) = 51407216
-----------------------------------
a is b: False
a == b: True
id(a) = 88785288, id(b) = 88788744
-----------------------------------
c is a: True
id(c) = 88785288

可见，is并不能等同于==。

优先级（precedence）

当一个语句包含多种运算符时，需要遵循运算符之间的优先级规则和结合原则：

precedence.png

上表中，数字越大的排序越靠前，代表优先级越高。建议在符合运算语句中使用括号运算符()，这样既能保证逻辑清晰，避免出现难以发现的错误，又能提高程序的可读性。

小结

本文主要介绍了Python中的变量和运算符，包括变量的命名规则和赋值、数据类型、各种运算符及其优先级。对于数据类型，我将在下一篇文章中作详细介绍。

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