【编程基础之Python】11、Python中的表达式

Python中的表达式

在Python中，表达式是由操作数、运算符和函数调用等组成的语法结构，可以进行各种数学运算、逻辑判断、字符串操作等。表达式可以被解释器求值，其结果可以赋值给变量、作为函数参数等。

Python中常见的表达式类型有算术表达式、赋值表达式、比较表达式、逻辑表达式和位运算表达式等。

表达式与运算符

表达式是由操作数和运算符组成，可以被求值为一个值或对象。而运算符则是用于执行运算的特殊符号或关键字，是表达式的一部分。

表达式和运算符之间存在密切的联系。表达式中的操作数通过运算符来进行各种操作，从而得到一个新的值或对象。运算符可以分为多种类型，如算术运算符、赋值运算符、比较运算符、逻辑运算符、位运算符等，每种类型的运算符都有其特定的运算规则。与运算符相对应，表达式就有算术表达式、赋值表达式、比较表达式、逻辑表达式和位运算表达式等。

表达式中的操作数可以是字面量、变量、函数调用等。字面量可以包括整数、浮点数、复数、字符串、布尔值、None等。变量则是用于存储值的标识符，可以在程序中被赋值和修改。函数调用是指通过函数名和参数列表来调用函数，并返回函数的返回值。

表达式和运算符在Python中都有其特定的语法和优先级。Python的语法规则定义了如何构造合法的表达式，并指定了各种运算符的优先级和结合性。优先级指定了哪些运算符优先级较高，应该先进行计算，而结合性指定了在表达式中具有相同优先级的运算符应该如何结合。

虽然表达式和运算符紧密相连，但它们的含义却是不同的。表达式是用来计算和返回一个值的，而运算符则是指示表达式中各个值之间的关系的符号。比如，对于表达式3 + 4，其运算符为+，表达式的值为7。而对于运算符+本身，它并不具有任何计算能力，它只是用来指示3和4之间的加法运算的。

算术表达式

算术表达式用于执行数学运算，包括加、减、乘、除和取模等。算术表达式对应于Python中的算术运算符，以下是Python支持的算术表达式：

• 加法表达式（a + b）：用于两个数字或字符串的相加。
• 减法表达式（a - b）：用于两个数字的相减。
• 乘法表达式（a * b）：用于两个数字相乘。
• 除法表达式（a / b）：用于两个数字的相除，结果为浮点数。
• 整除表达式（a // b）：用于两个数字的整除，结果为整数。
• 取模表达式（a % b）：用于两个数字的取模操作，即返回两个数相除的余数。
• 指数表达式（a ** b）：用于求一个数值的某次幂。

运算符	表达式	示例
+	a + b	3 + 4 = 7
-	a - b	7 - 3 = 4
*	a * b	3 * 4 = 12
/	a / b	7 / 3 = 2.33333…
//	a // b	7 // 3 = 2
%	a % b	7 % 3 = 1
**	a ** b	2 ** 3 = 8

以下是算术表达式的案例：

x = 10
y = 3print(x + y)   # 输出 13
print(x - y)   # 输出 7
print(x * y)   # 输出 30
print(x / y)   # 输出 3.3333333333333335
print(x // y)  # 输出 3
print(x % y)   # 输出 1
print(x ** y)  # 输出 1000

赋值表达式

赋值表达式用于将值赋给变量，包括简单赋值、加等于赋值、减等于赋值、乘等于赋值、除等于赋值、取模等于赋值、幂等于赋值、整除等于赋值等。赋值运算符用于给变量或者表达式赋值。以下是一些常见的赋值表达式及其使用方法：

• 简单赋值表达式（a = b）：用于将b赋给a。
• 加等于赋值表达式（a += b）：用于将a的值加上b的值，并将结果赋给a。
• 减等于赋值表达式（a -= b）：用于将a的值减去b的值，并将结果赋给a。
• 乘等于赋值表达式（a *= b）：用于将a的值乘以b的值，并将结果赋给a。
• 除等于赋值表达式（a /= b）：用于将a的值除以b的值，并将结果赋给a。
• 取模等于赋值表达式（a %= b）：用于将a的值对b的值取模，并将结果赋给a。
• 幂等于赋值表达式（a **= b）：用于将a的值与b的值进行幂运算，并将结果赋给a。
• 整除等于赋值表达式（a //= b）：用于将a的值整除b的值，并将结果赋给a。

以下是赋值表达式的案例：

a = 10   # 简单赋值
print(a)
a += 5   # 加等于赋值，等同于 a = a + 5
print(a)
a -= 3   # 减等于赋值，等同于 a = a - 3
print(a)
a *= 2   # 乘等于赋值，等同于 a = a * 2
print(a)
a /= 4   # 除等于赋值，等同于 a = a / 4
print(a)
a **= 3  # 幂等于赋值，等同于 a = a ** 3
print(a)
a //= 2  # 整除等于赋值，等同于 a = a // 2
print(a)
a %= 2   # 取模等于赋值，等同于 a = a % 2
print(a)

比较表达式

比较表达式用于比较两个操作数的大小关系，返回True或False。比较表达式使用比较运算符比较两个值。以下是Python支持的比较表达式：

• 等于表达式（a == b）：用于检查a和b是否相等，如果相等则返回 True，否则返回 False。
• 不等于表达式（a != b）：用于检查a和b是否不相等，如果不相等则返回 True，否则返回 False。
• 大于表达式（a > b）：用于检查a的值是否大于b的值，如果是则返回 True，否则返回 False。
• 小于表达式（a < b）：用于检查a的值是否小于b的值，如果是则返回 True，否则返回 False。
• 大于等于表达式（a >= b）：用于检查a的值是否大于或等于b的值，如果是则返回 True，否则返回 False。
• 小于等于表达式（a <= b）：用于检查a的值是否小于或等于b的值，如果是则返回 True，否则返回 False。

以下是比较表达式的案例：

x = 10
y = 3print(x == y)   # 输出 False
print(x != y)   # 输出 True
print(x > y)    # 输出 True
print(x < y)    # 输出 False
print(x >= y)   # 输出 True
print(x <= y)   # 输出 False

逻辑表达式

逻辑表达式用于将多个条件组合在一起，返回True或False。逻辑表达式使用逻辑运算符比较两个或多个表达式的布尔值。以下是Python支持的逻辑表达式：

• 逻辑与表达式（a and b）：用于检查a和b是否都为True。
• 逻辑或表达式（a or b）：用于检查a和b是否至少有一个为True。
• 逻辑非表达式（not b）：用于对b的值取反，如果b为 False，则返回 True，否则返回 False。

以下是逻辑表达式的案例：

x = 5
y = 3
z = 7print(x > y and z > x)  # 输出 True
print(x < y or z < x)   # 输出 False
print(not x < y)        # 输出 True

位运算表达式

位运算表达式用于对二进制数进行操作的运算表达式，包括按位与、按位或、按位异或、按位取反等，适用于整数类型数据。下面是Python中的位运算表达式：

• 按位与运算表达式（a & b）：参与运算的两个数，对应的二进制位上如果都是1，结果为1，否则为0。
• 按位或运算表达式（a | b）：参与运算的两个数，对应的二进制位上如果有一个是1，结果为1，否则为0。
• 按位异或运算表达式（a ^ b）：参与运算的两个数，对应的二进制位上如果只有一个是1，结果为1，否则为0。
• 按位取反运算表达式（~ b）：对参与运算的数的二进制位按位取反，0变为1，1变为0。
• 左移运算表达式（a << b）：将参与运算的数的二进制位向左移动指定的位数，左移后低位补0。
• 右移运算表达式（a >> b）：将参与运算的数的二进制位向右移动指定的位数，右移后高位补0或补1。

以下是位运算表达式的案例：

a = 60
b = 13print(a & b)   # 输出12
print(a | b)   # 输出61
print(a ^ b)   # 输出49
print(~a)      # 输出-61
print(a << 2)  # 输出240
print(a >> 2)  # 输出15

总结

本文介绍了Python中常见的表达式。

在Python中，表达式（Expression）是由一系列值和操作符组合而成的代码结构，其可以用来计算和返回一个值。表达式是Python中最基本的计算单位，每个表达式都是一条语句，其会被解释器解析并计算出其结果。表达式与运算符密不可分，表达式中必然涉及到运算符，而运算符则用来指示表达式中各个值之间的关系。

运算符是表达式的组成部分之一，其用来连接表达式中的各个值，并指示它们之间的计算方式。表达式则是由运算符和值组成的，它用来描述一个具有计算结果的计算式。因此，表达式和运算符是密切相关的，二者相辅相成，共同构成Python中的计算体系。