python学习笔记之运算符

• 目录
• 前言
• 软件环境
• 身份运算符
• 算术运算符
• 比较运算符
• 位移运算符
• 自变运算符
• 位运算符
• 逻辑运算符
• 成员关系运算符
• Python真值表
• 最后

前言

在前面的博文介绍了Python的数据结构之后，接下来结合python操作符来对Python程序中的数据进行处理。操作符/运算符的使用，可简洁地表示内建类型的对象处理。主要是对程序中的数据进行逻辑操作、算术操作、比较操作等动作行为，本质是将在程序中会非常常用的程序操作封装成成类或函数后，再以字符的形式调用，使执行程序语言更加简洁和符合国际化。

软件环境

• 操作系统
  
  • UbuntuKylin 14.04
• 软件
  
  • Python 2.7.6
  • IPython 4.0.0

身份运算符

身份运算符用来判断两个变量的引用对象是否指向同一个内存对象，即id(varibale1) ?= id(variable2)。
is：判断两个标识符是不是引用自一个对象
is not：判断两个标识符是不是引用自不同对象
需要注意的是： is 和 == 的意义并不相同。

In [11]: [] == []
Out[11]: True

In [12]: [] is []
Out[12]: False

概括性而言，is 是判断两个变量是否引用同一个对象，而 == 则是判断两个变量引用的对象的值是否一致。要很好的理解两者间的区别需要从Python对象的三要素说起。
Python对象的三要素：id、type、value
id：是对象的唯一标识，是对象在内存中的存储地址。
type：是对象的数据类型
value：是对象的值，是对象在内存中存放的数据。
其中is的判断依据是对象的id，== 的判断依据是对象value，例如：

In [25]: name1 = {'fan':'jmilk'}

In [26]: name2 = name1.copy()

In [27]: name1 == name2
Out[27]: True

In [28]: name1 is name2
Out[28]: False

In [29]: id(name1),id(name2)
Out[29]: (140197805793640, 140197805796720)

上述例子，name2是name1调用copy( )函数后返回的一个新的对象，所以两者的id( )不相等，而两个变量在内存和中的vale却是相等的。

算术运算符

Operator	Description
+-	加减，其中’+’可以重载为连接符，连接两个字符或字符串
***	乘求平，其中*可以重载为重复
/\%//	除求余取整除，其中%可以重载为格式化，取整除返回商的整数部分

**注：**Python除法需要注意的方面(Python 2.x版本，3.x版本不存在此问题)
1.Python中int型的数值相除，只能得到int型不会返回小数。若返回值需要精确到小数时，有两种方法。
方法一：除数或被除数需要有一者为float型数值。

In [75]: float(1)/2
Out[75]: 0.5

方法二：import未来支持的语言特征division(精确除法)
Python的’/’除法默认使用截断除(Truncating Division)，导入division模块后，Python才会默认使用精确除法。当导入了精确除后，若想再使用截断除，可以使用取整除’//’，同时也被成为地板除。

In [92]: %%file testFloat.py
from __future__ import division
a = 1
b = 2
print a/b
   ....: print a//b
   ....: 
Overwriting testFloat.py

In [93]: run testFloat.py
0.5
0

随便介绍两个内建函数round(number[, ndigits])、divmod(x, y)
round(x[,n])：给定一个浮点数x，并按照指定精度返回一个浮点数对象，官方文档如下：

In [109]: round.__doc__
Out[109]: 'round(number[, ndigits]) -> floating point number

Round a number to a given precision in decimal digits (default 0 digits).
This always returns a floating point number.  Precision may be negative.'

例子：

In [124]: round(1.11111111111,5)
Out[124]: 1.11111

除了使用这种方法获取指定精度的浮点数外，还可以使用%格式化来输出指定精度的浮雕数。

In [125]: a = 1.1111111111

In [126]: print '%.5f' %a
1.11111

%格式化可以非常灵活的得到满足需求的输出数据的格式，以后我们会继续了解。
divmod(x, y)：计算x，y的取整除和余数，并以元组类型返回。官方文档：

In [131]: divmod.__doc__
Out[131]: 'divmod(x, y) -> (quotient, remainder)

Return the tuple ((x-x%y)/y, x%y).  Invariant: div*y + mod == x.'

例子：

In [133]: divmod(7,5)
Out[133]: (1, 2)

比较运算符

Operator	Description
>	大于
<	小于
>=	大于等于
<=	小于等于
==	等于，比较两个对象的value是否相等，相等为True
!=	不等于，比较两个对象的value是否不相等，不相等为True
<>	不等于，同！= 运算符

位移运算符

位移运算符是非常有效率的计算方法之一，在对数学运算和对程序执行效率要求高的程序中推荐使用。除了位移运算符之外，Python的按位运算符也是非常有效率的一种数据处理方法，之后会详细的介绍。

Operator	Description
<<	a << n ⇒ a*(2**n)
>>	a >> n ⇒ a/(2**n)

自变运算符

自变运算符可以减少一定的代码量，更重要的是，使用自变运算符可以加快Python程序在内存中的执行效率。
值得注意的是：Python出于避免语法歧义的初衷，在Python语法中并没有自增 i++ 或者 ++i的语法， ++i 只作用于数学运算操作符，如：

In [18]: i = 1

In [19]: ++i
Out[19]: 1

In [20]: +-i
Out[20]: -1

In [21]: --i
Out[21]: 1

Operator	Description
+=	a+=b ⇒ a=a+b
-=	a-=b ⇒ a=a-b
*=	a*=b ⇒ a=a*b
/=	a/=b ⇒ a=a/b
%=	a%=b ⇒ a=a%b
**=	a**=b ⇒ a=a**b
//=	a//=b ⇒ a=a//b

顺便来比较一下 i = i+1 、i += 1 、i++ 三者间执行效率的高低(对一般编程语言而言)。
最低 i = i + 1
(1). 读取右i的地址
(2). i+1
(3). 读取左i的地址
(4). 将右i+1传递给左i，编译器认为左右两个i是不一致的。
其次 i += 1
(1). 读取左i的地址
(2). i+1
(3). 将i+1传递给i自身，编译器会认为只有同一个i
最高 i++
(1). 读取i的地址
(2). 自增1
注意：在考虑到提升程序运行效率的同时，也要注意在使用i += 1的时候可以会莫名其妙的出现语法错误，这种时候可以考虑是否为数据类型的类型隐式转换错误。
以上的比较只是针对一般的编程语言而言，在Python中因为存在可变对象和非可变对象，而且不存在i++自增语言。但是使用自变运算符，的确可以有效的减少代码量和使程序更加简洁。

位运算符

Operator	Description
x | y	按位或（有1则1）
x & y	按位与（有0 则0）
x ^ y	位异或（不同为1，相同为0）
～x	取反

在Python中 | 、& 等运算符的意义不在于处理逻辑关系，而是二进制数据的位运算，数字以二进制形式的补码存储和计算，以原码结果来显示。若数字为正值，他的补码就是原码本身。若数字为负值，则他的补码为源码减一再按位取反。两个数字的计算本质是两个二进制补码的计算。
数字计算的实现原理：
1的原码：0000 0001 ， 补码： 0000 0001 （二进制的首个数字代表符号，不可以改变）
-1的原码：1000 0001 ， 补码：1111 1111

In [67]: -1 & 1
Out[67]: 1

即：
1111 1111
0000 0001
—————
0000 0001
其结果原码为 0000 0001（正数的补码就是原码本身）

In [68]: -1 | 1
Out[68]: -1

即：
1111 1111
0000 0001
—————
1111 1111
其结果原码为1000 0001（负数的原码为补码减一再按位取反，首个数字代表符号不可以改变）
所以，从数字计算的底层实现可以看出。位移运算符是计算效率非常高的一种计算方法，尤其可以避免类似执行乘法时，所带来的非常繁复的操作和实现过程。

逻辑运算符

Operator	Description
and	逻辑与
or	逻辑或
not	逻辑非

在Python只能够将and、or、not三种运算符用作于逻辑运算，而不像C、Java等编程语言中可以使用&、|、！，更加不能使用简单逻辑于&&、简单逻辑或||等逻辑运算符。由此可见，Python始终坚持着“只用一种最好的方法，来解决一个问题”的设计理念。

成员关系运算符

成员运算符能够判断一个指定对象是否是作为一个容器中的元素，由此来判断两个对象间的关系。
容器：包含了其他对象的引用的数据类型。

Operator	Description
in	当一个对象存在一个容器中时为Ture
not in	当一个对象不在一个容器中时为True

In [72]: 1 in list
Out[72]: True

In [73]: 4 in list
Out[73]: False

In [74]: 4 not in list
Out[74]: True

In [75]: 1 not in list
Out[75]: False

Python真值表

Object	Constant Value
“”	False
“Str”	True
0	False
1	True
()空元组	False
[]空列表	False
{}空字典	False
None	False

最后

运算符在程序中一直都充当着非常重要的角色，可能是编程的过程中并不会完全用的上，但是建立一个由自己编写起来的运算符文档，在往后的程序编写中会变得非常的方便。