Python入门教程+项目实战-8.2节: 数据的运算

目录

8.2.1 理解数据运算

8.2.2 操作符与操作数

8.2.3 Python中的数据运算

8.2.4 结合性与优先级

8.2.5 知识要点

8.2.6 系统学习python

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8.2.1 理解数据运算

常见的四则运算就是一种数据运算，利用四则运算可以对两个以上的数字作加减乘除。比较两个或多个数值的大小，也是一种数据运算。在8.1节中介绍了数据类型及其分类，在数据运算中，同样可以对运算的类型进行分类。根据数据运算的不同性质，可以将其分为算数运算，关系运算，逻辑运算。

不论是算数运算还是关系运算，或是其它类型的运算，都是按照特定的逻辑规则对数据进行表示和处理的过程。例如在等式1+1=2中，将两物相加的结果用字符2进行表示。

1+1之所以等于2，是因为我们先有了物物相加的生活经验，然后以数字符号的形式来表示这种算数逻辑的处理过程。

8.2.2 操作符与操作数

简言之，操作符就是表示各类数据运算的符号，例如用符号+表示加法，用符号-表示减法。操作数，就是参与数据运算的数，按其位置顺序，可将操作数分为左操作数和右操作数。例如在算数运算1+2中，数字1与数字2都是操作数，1是左操作数，2是右操作数。

8.2.3 Python中的数据运算

Python中的数据运算主要有赋值运算，算数运算，关系运算，逻辑运算，成员运算，标识运算。

(1) 赋值运算

赋值运算是指将值赋予变量的过程，在Python中通过赋值运算来定义变量。Python中的赋值运算符号是“=”，赋值运算符左边的操作数必须是变量。

代码实例-定义布尔类型变量:

Python

is_happy = True

代码讲解:

定义布尔类型变量时，通常以is作为前缀，表示是否的意思。例如变量is_happy,表示是否快乐的意思。are you happy？

笔者再次重申下，Python中的变量是一个存储内存地址的容器，赋值的过程，实质是将值的内存地址赋值给变量。

(2) 算数运算

算数运算就是加减乘除。Python中的算数运算符：

代码实例-计算数字的各个位:

Python

# 定义year变量，指向的值为1986
year = 1986
# 1. 计算千位数
number = year // 1000
 
# 计算百位数 
year = year % 1000 
number = year // 100 
 
# 计算十位数 
year = year % 100
number = year // 10
 
# 计算个位数 
year = year % 10 
number = year // 1

代码讲解:

(1) 将数字与各数位的基数作整除运算，可以获取当前数位的数字，例如千位数的基数为1000，百位数的基数为100， 十位数的基数为10，以此类推。将2020与1000进行整除，结果为2，显然2就是千位数的数字。

(2) 将数字与数位的基数进行求余运算，可获得下一数位的数。例如2121与1000进行求余运算，余数为121。如果余数小于数位的基数，那么说明该数位的数字为0。例如2020与1000进行求余运算，余数为20，20小于100，那么百位上的数字为0。算数运算与赋值运算可以进行组合。

代码实例-算数运算的复合运算:

Python

number = 2
number **= 2

代码讲解:

(1) 定义了一个number变量，指向的值为2

(2) number **= 2等价于number = number ** 2，先将number指向的值与2进行幂运算，再将计算的结果的内存地址赋值给变量number。2与2的幂，结果为4。

(3) 其它的算数运算同样可以与赋值运算组成复合运算，以此类推。

(3) 关系运算

关系运算，顾名思义，就是比较值的大小。关系运算的结果为布尔类型。Python中的算数运算符：

代码实例-计算数字的各个位:

Python

# 定义year变量，指向的值为2020
year = 2020
 
# 1. 计算千位数
number = year // 1000
# 计算百位数 
year = year % 1000 
if year >= 100:
  number = year // 100 
else:
  number = 0
 
 
# 计算十位数 
year = year % 100 
if year >= 10:
  number = year // 10 
else:
  number = 0
 
# 计算个位数 
year = year % 10
if year >= 1:
  number = year // 1
else:
  number = 0

代码讲解:

(1) 与算数运算中的代码实例相比，这里多了条件判断，判断余数是否大于等于数位的基数
(2) 如果余数大于等于基数，那么就与基数进行整除运算，获取数位上的数字。如果余数小于基数，那么说明当前数位的数字为0

(4) 逻辑运算

逻辑运算，就是计算表达式逻辑值的真假。Python中的逻辑运算符：

在逻辑与运算中，操作数的值都为真时，结果才为真。在逻辑或运算中，操作数的值只要有一个为真，结果就为真。not表示的是逻辑非运算，即条件的对立面，非真就是假，非假就是真，输出的是True或者False,分别代表真或假。

逻辑运算的短路逻辑

短路逻辑，即在进行逻辑运算时,一旦符合短路逻辑条件，就立即停止表达式后面的逻辑运算。这里的短路逻辑条件，即，逻辑与运算中只要其中一个操作数为假，就触发短路，输出为假的这个操作数。逻辑或运算中只要其中一个操作数为真，就触发短路，输出为真的这个操作数。

代码实例-空口承诺：

Python

# 定义love变量
love = "" and 201314 and False
# love的值为""

代码讲解:

(1) 在逻辑与运算中，只要其中一个操作数的值为假，就触发短路，返回最后一次参与运算的操作数
(2) 在表达式"" and 201314 and False中，第一个操作数为""。""是空字符串，值为假，所以会触发短路，返回的值为""。

代码实例-交错的谎言：

Python

# 定义love变量
love = "" or False or 201314 or 748
# love的值为201314

代码讲解:

(1) 在逻辑或运算中，只要操作数的值为真，就触发短路，返回值为真的操作数。

(2) 在表达式"" or False or 201314 or 748中，第一个操作数为""。""是空字符串，值为假，所以会继续进行判断。False的值为假，继续进行判断。201314的值为真，立即停止运算，返回201314。 整型和浮点类型的0值，空字符串，布尔类型的False，None类型，这些都为假值。

(5) 成员运算

成员运算，顾名思义，判断元素是否是数据集合中的成员。

Python中的成员运算符:

在介绍复合数据类型时，会再对in运算符进行讲解。

(6) 标识运算

标识运算，是判断标识值是否相等，可以把标识运算归为关系运算的范畴。

Python中的标识运算符:

所谓的标识值，在CPython中指的是内存地址(我们使用的Python，通常说的是CPython，CPython是Python语言的一种解释器)，即判断操作数是否具备相同的内存地址，通过内置函数id来可以获取操作数的内存地址。在Python中对小整数以及英文的短字符串，在内存中进行了缓存，所以它们具有相同的标识值。Python默认把-5到256之间的小整数进行缓存。对英文短字符串也进行了缓存，限定的长度为20，且字符之间不能出现空格，否则也不会在内存中进行缓存。

代码实例-我不是我：

Python

the_man = "我"
me = "我"
# 使用is not 判断标识值是否相等
if the_man is not me:
  print("the man is not me")
else:
  print("the man is me!")

在交互模式的输出为:

the man is not me

在PyCharm中的输出为:

the man is me

在PyCharm等IDE中运行程序时，Python解释器会将文件中的所有代码一次性编译成中间字节码，这样就有了优化的契机，在一次性编译的过程中，Python解释器将全局常量存储在一块固定的内存中，供其它对象引用，所以在PyCharm中运行时，id值就相等。而在交互模式中每按一下回车键，就会触发一次编译。

代码实例-我当然是我：

Python

the_man = "我"
me = "我"
# 使用关系运算判断值是否相等
if the_man == me:
  print("the man is  me")
else:
  print("the man is not me!")

程序输出为:

the man is me

代码讲解:

(1) 关系运算比较的值是否相等，字符"我"与"我"，它们的值相等，所以执行的是if语句冒号下面的代码

8.2.4 结合性与优先级

结合性是指运算的顺序，数据运算的结合性主要有左结合性和右结合性。左结合性是指运算时从左至右进行运算，右结合性是从右至左进行运算。在Python中赋值运算为右结合性，其它运算都为左结合性。

代码实例-变量的连续赋值

Python

x=y=z=2
# 变量x,y,z指向的值都为2

代码讲解:

(1) 赋值运算的结合性为从右至左，所以首先计算的是z=2,定义了变量z，指向的值为2。
(2) 然后将变量z指向的值再赋值给变量y,y指向的值也为2，同理变量x指向的值也为2。

优先级是指数据运算中存在多个运算符时，优先执行哪种运算。在四则运算中，会优先进行乘除法运算，然后再进行加减法运算。

代码实例-简单的四则运算

Python

result = 1+2*3-4

代码讲解:

(1) 乘法的优先级最高，优先计算2*3，结果为6，然后再计算1+6-4的值
(2) 加减法的优先级相同，所以先计算1+6与先计算6-4的结果都是相同的，最终的值为3

可按优先级高低，将Python中的各类运算进行排序:

算数运算 > 关系运算 > 标识运算 > 成员运算 > 逻辑运算 > 赋值运算

在进行数据运算时，可通过()符号来强制运算的优先级，即，使用()括住的优先级是最高的。

代码实例-all are lies:

Python

the_woman = "Lohan"
lohan = "Lohan"
true_love = False
love = "" or False or 748
 
if (the_woman is lohan) and (true_love is True) or (love != 748):
  print("the true love")
else:
  print("all are lies")

代码讲解:

(1) 先计算()里面的表达式的值。

(2) 所以if语句中的表达式等价于 True and False or False

(3) and 与 or的优先级相同。按左结合性进行计算，先计算True and False,值为False。最后计算表达式False or False，值为False。

8.2.5 知识要点

(1) 操作符就是表示各类数据运算的符号，操作数就是参与数据运算的数

(2) Python中的数据运算主要有赋值运算，算数运算，关系运算，逻辑运算，成员运算，标识运算

(3) 在Python中通过赋值运算来定义变量,赋值运算符左边的操作数必须是变量

(4) Python中的变量是一个存储内存地址的容器

(5) 算数运算与赋值运算可组合成复合运算，标识运算与逻辑非运算可组合成复合运算

(6) 逻辑与运算中只要其中一个操作数为假，就停止运算，输出最后一次参与运算的操作数。逻辑或运算中只要其中一个操作数为真，就停止计算，输出最后一次参与运算的操作数

(7) 在Python中赋值运算为右结合性，其它运算都为左结合性

(8) 进行数据运算时，使用()括住的优先级是最高的

8.2.6 系统学习python

 薯条老师简介：资深技术专家，技术作家，著有《Python零基础入门指南》,《Java零基础入门指南》等技术教程。薯条老师的博客：http://www.chipscoco.com, 系统学习后端，爬虫，数据分析，机器学习