簡明Python教程·運算符與表達式&控制流
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運算符與表達式
你所編寫的大多數(shù)語句（邏輯行）都包含了表達式（Expressions）。一個表達式的簡單例子 便是 2+3 。表達式可以拆分成運算符（Operators）與操作數(shù)（Operands）。
運算符（Operators）是進行某些操作，并且可以用諸如 + 等符號或特殊關(guān)鍵詞加以表達的 功能。運算符需要一些數(shù)據(jù)來進行操作，這些數(shù)據(jù)就被稱作操作數(shù)（Operands）。在上面的例子中 2 和 3 就是操作數(shù)。
運算符
接下來我們將簡要了解各類運算符及它們的用法。?
要記得你可以隨時在解釋器中對給出的案例里的表達式進行求值。例如要想測試表達式 2+3 ，則可以使用交互式 Python 解釋器提示符：
下面是可用運算符的速覽：
+ （加）
兩個對象相加。
3+5 則輸出 8 。 'a' + 'b' 則輸出 'ab' 。
- （減）
從一個數(shù)中減去另一個數(shù)，如果第一個操作數(shù)不存在，則假定為零。
-5.2 將輸出一個負數(shù)， 50 - 24 輸出 26 。?
* （乘）
給出兩個數(shù)的乘積，或返回字符串重復指定次數(shù)后的結(jié)果。
2 * 3 輸出 6 。 'la' * 3 輸出 'lalala' 。
** （乘方）
返回 x 的 y 次方。
3 ** 4 輸出 81 （即 3 * 3 * 3 * 3 ）。
/ （除）
x 除以 y?
13 / 3 輸出 4.333333333333333 。
// （整除）
x 除以 y 并對結(jié)果向下取整至最接近的整數(shù)。
13 // 3 輸出 4 。
-13 // 3 輸出 -5 。
% （取模）
返回除法運算后的余數(shù)。
13 % 3 輸出 1 。 -25.5 % 2.25 輸出 1.5 。
<< （左移）
將數(shù)字的位向左移動指定的位數(shù)。（每個數(shù)字在內(nèi)存中以二進制數(shù)表示，即 0 和1）
2 << 2 輸出 8 。 2 用二進制數(shù)表示為 10 。
向左移 2 位會得到 1000 這一結(jié)果，表示十進制中的 8 。?
>> （右移）
將數(shù)字的位向右移動指定的位數(shù)。
11 >> 1 輸出 5 。
11 在二進制中表示為 1011 ，右移一位后輸出 101 這一結(jié)果，表示十進制中的 5 。
& （按位與）
對數(shù)字進行按位與操作。1
5 & 3 輸出 1 。
| （按位或） 對數(shù)字進行按位或操作。2
5 | 3 輸出 7 。
^ （按位異或）
對數(shù)字進行按位異或操作。3
5 ^ 3 輸出 6 。
~ （按位取反）4
x 的按位取反結(jié)果為 -(x+1)。
~5 輸出 -6 。有關(guān)本例的更多細節(jié)可以參?
閱：http://stackoverflow.com/a/11810203 。
< （小于）
返回 x 是否小于 y。所有的比較運算符返回的結(jié)果均為 True 或 False 。請注意這 些名稱之中的大寫字母。
5 < 3 輸出 False ， 3 < 6 輸出 True 。
比較可以任意組成組成鏈接： 3 < 5 < 7 返回 True 。
> （大于）
返回 x 是否大于 y。
5 > 3 返回 True 。如果兩個操作數(shù)均為數(shù)字，它們首先將會被轉(zhuǎn)換至一種共同的 類型。否則，它將總是返回 False 。
<= （小于等于）
返回 x 是否小于或等于 y。
x = 3; y = 6; x<=y 返回 True 。
>= （大于等于）
返回 x 是否大于或等于 y。
x = 4; y = 3; x>=3 返回 True 。
== （等于）
比較兩個對象是否相等。
x = 2; y = 2; x == y 返回 True 。
x = 'str'; y = 'stR'; x == y 返回 False 。
x = 'str'; y = 'str'; x == y 返回 True 。
!= （不等于）
比較兩個對象是否不相等。
x = 2; y = 3; x != y 返回 True 。
not （布爾“非”）5
如果 x 是 Ture ，則返回 False 。如果 x 是 False ，則返回 True 。
x = Ture; not x 返回 False 。
and （布爾“與”）?6
如果 x 是 False ，則 x and y 返回 False ，否則返回 y 的計算值。
當 x 是 False 時， x = False; y = True; x and y 將返回 False 。在這一情境中， Python 將不會計算 y，因為它已經(jīng)了解 and 表達式的左側(cè)是 False ，這意味著整個 表達式都將是 False 而不會是別的值。這種情況被稱作短路計算（Short-circuit Evaluation）。
or （布爾“或”）7
如果 x 是 True ，則返回 True ，否則它將返回 y 的計算值。
x = Ture; y = False; x or y 將返回 Ture 。在這里短路計算同樣適用。
數(shù)值運算與賦值的快捷方式?
一種比較常見的操作是對一個變量進行一項數(shù)學運算并將運算得出的結(jié)果返回給這個變量， 因此對于這類運算通常有如下的快捷表達方式：
同樣也可寫作：
要注意到 變量 = 變量 運算 表達式 會演變成 變量 運算 = 表達式 。
求值順序?8
如果你有一個諸如 2 + 3 * 4 的表達式，是優(yōu)先完成加法還是優(yōu)先完成乘法呢？我們的高中 數(shù)學知識會告訴我們應該先完成乘法。這意味著乘法運算符的優(yōu)先級要高于加法運算符。
下面將給出 Python 中從最低優(yōu)先級（最少綁定）到最高優(yōu)先級（最多綁定）的優(yōu)先級表。這 意味著，在給定的表達式中，Python 將優(yōu)先計算表中位列于后的較高優(yōu)先級的運算符與表達 式。
為了保持完整，下表是從 Python 參考手冊 中引用而來。你最好使用圓括號操作符來對運算 符與操作數(shù)進行分組，以更加明確地指定優(yōu)先級。這也能使得程序更加可讀。你可以閱讀改 變運算順序來了解更多的細節(jié)。
lambda ：Lambda 表達式
if - else ：條件表達式?
or ：布爾“或”?
and ：布爾“與”?
not x ：布爾“非”?
in, not in, is, is not, <, <=, >, >=, !=, == ：比較，包括成員資格測試 （Membership Tests）和身份測試（Identity Tests）。
| ：按位或?
^ ：按位異或
& ：按位與
<<, >> ：移動
+, - ：加與減
*, /, //, % ：乘、除、整除、取余
+x, -x, ~x ：正、負、按位取反
** ：求冪
x[index], x[index:index], x(arguments...), x.attribute ：下標、切片、調(diào)用、屬性引用
(expressions...), [expressions...], {key: value...}, {expressions...} ：顯示綁定或數(shù) 組、顯示列表、顯示字典、顯示設(shè)置?
我們還沒有遇到的運算符將在后面的章節(jié)中加以解釋。?
在上表中位列同一行的運算符具有相同優(yōu)先級。例如 + 和 - 就具有相同的優(yōu)先級。
改變運算順序?
為了使表達式更加易讀，我們可以使用括號。舉個例子， 2 + (3 * 4) 自是要比 2 + 3 * 4 要更加容易理解，因為后者還要求你要了解運算符的優(yōu)先級。和其它的一切一樣，使用括號 同樣也要適度（而不要過度），同時亦應不要像 (2 + (3 * 4)) 這般冗余。
使用括號還有一個額外的優(yōu)點——它能幫助我們改變運算的順序。同樣舉個例子，如果你希 望在表達式中計算乘法之前應先計算加法，那么你可以將表達式寫作 (2 + 3) * 4 。
結(jié)合性?9
運算符通常由左至右結(jié)合。這意味著具有相同優(yōu)先級的運算符將從左至右的方式依次進行求 值。如 2 + 3 + 4 將會以 (2 + 3) +4 的形式加以計算。
表達式
案例（將其保存為 expression.py ）：?
輸出：
它是如何工作的?
矩形的長度（Length）與寬度（Breadth）存儲在以各自名稱命名的變量中。我們使用它們并 借助表達式來計算矩形的面積（Area）與周長（Perimeter）。我們將表達式 length * breadth 的結(jié)果存儲在變量 area 中并將其通過使用 print 函數(shù)打印出來。在第二種情況 中，我們直接在 print 函數(shù)中使用了表達式 2 * (length + breadth) 的值。
同時，你需要注意到 Python是如何漂亮地打印出 輸出結(jié)果的。盡管我們沒有特別在 Area is 和變量 area 之間指定空格，Python 會幫我們加上所以我們就能得到一個整潔的輸出結(jié) 果，同時程序也因為這樣的處理方式而變得更加易讀（因為我們不需要在用以輸出的字符串 中考慮空格問題）。這便是一個 Python 是如何讓程序員的生活變得更加便捷美好的范例。
總結(jié)
我們已經(jīng)了解了如何使用運算符、操作數(shù)與表達式——這些是我們構(gòu)建任何程序的基本塊。 接下來，我們將看到如何在程序中善加利用這些語句。
. 按位與是針對二進制數(shù)的操作，指將兩個二進制數(shù)的每一位都進行比較，如果兩個相 應的二進位都為 1 則此位為 1，否則為 0。在本例中， 5 的二進制表達為 101 ， 3 的 二進制表達為 11 （為補全位數(shù)進行按位操作寫作 011 ），則按位與操作后的結(jié)果為 001 ，對應的十進制數(shù)為 1 。 ?
. 按位或是針對二進制數(shù)的操作，指將兩個二進制數(shù)的每一位都進行比較，如果兩個相 應的二進位有一個為 1 則此位為 1，否則為 0。在本例中， 101 與 011 進行按位或操 作后的結(jié)果為 111 ，對應十進制數(shù)為 7 。 ?
. 按位異或是針對二進制數(shù)的操作，指將兩個二進制數(shù)的每一位都進行比較，如果兩個 相應的二進位不同則此位為 1，相同為 0。在本例中， 101 與 011 進行按位異或操作 的結(jié)果為 110 ，對應十進制數(shù)為 6 。 ?
. 按位取反也稱作“按位取非”或“求非”或“取反”，沈潔元譯本譯作“按位翻轉(zhuǎn)”，是針對二進 制數(shù)的操作，指將兩個二進制數(shù)的每一二進位都進行取反操作， 0 換成 1 ， 1 換成 0 。受篇幅與學識所限，本例具體原理不在此處贅述。讀者只需按照給出的公式記憶即 可。 ?
. 原文作 Boolean NOT。 ??
. 原文作 Boolean AND。 ?
. 原文作 Boolean OR。 ?
. 原文作 Evaluation Order。 ?
. 原文作 Associativity，沈潔元譯本譯作“結(jié)合規(guī)律”。 ??
控制流?
截止到現(xiàn)在，在我們所看過的程序中，總是有一系列語句從上到下精確排列，并交由 Python 忠實地執(zhí)行。如果你想改變這一工作流程，應該怎么做？就像這樣的情況：你需要程序作出 一些決定，并依據(jù)不同的情況去完成不同的事情，例如依據(jù)每天時間的不同打印出 '早上好' 'Good Morning' 或 '晚上好' 'Good Evening'？
正如你可能已經(jīng)猜測到的那番，這是通過控制流語句來實現(xiàn)的。在 Python 中有三種控制流語 句—— if for 和 while 。?
if 語句
if 語句用以檢查條件：如果 條件為真（True），我們將運行一塊語句（稱作 if-block 或 if 塊），否則 我們將運行另一塊語句（稱作 else-block 或 else 塊）。其中 else 從句是可選 的。
案例（保存為 if.py ）：
輸出：?
它是如何工作的?
在這個程序中，我們根據(jù)用戶猜測的數(shù)字來檢查這一數(shù)字是否是我們所設(shè)置的。我們將變量 number 設(shè)為任何我們所希望的整數(shù)，例如 23 。然后，我們通過 input() 函數(shù)來獲取用戶 的猜測數(shù)。所謂函數(shù)是一種可重復使用的程序。我們將在下一章詳細討論它。
我們?yōu)閮?nèi)置的 input 函數(shù)提供一串打印到屏幕上的字符串并等待用戶的輸入。一旦我們輸入 了某些內(nèi)容并按下鍵盤上的 enter 鍵， input() 函數(shù)將以字符串的形式返回我們所輸入的 內(nèi)容。然后我們通過 int 將這個字符串轉(zhuǎn)換成一個整數(shù)并將其儲存在變量 guess 中。實際 上， int 是一個類（Class），但你現(xiàn)在你所需要知道的就是你可以使用它將一串字符串轉(zhuǎn) 換成一個整數(shù)（假設(shè)這個字符串的文本中含有一個有效的整數(shù)）。
接下來，我們將用戶提供的猜測數(shù)與我們所選擇的數(shù)字進行對比。如果它們相等，我們就打 印一條成功信息。在這里要注意到我們使用縮進級別來告訴 Python 哪些語句分別屬于哪個 塊。這便是為什么在 Python 中縮進如此重要。我希望你能夠堅持“縮進一致”的原則，你能做 到吧？
另外需要注意的是 if 語句在結(jié)尾處包含一個冒號——我們借此向 Python 指定接下來會有 一塊語句在后頭。
然后，我們檢查猜測數(shù)是否小于我們選擇的數(shù)字，如果是，我們將告訴用戶他們必須猜一個 更高一些的數(shù)字。在這里我們使用的是 elif 語句，它們實際上將兩個相連的 if else-if else 語句合并成一句 if-elif-else 語句。這能夠使程序更加簡便，并且可以減少所需要的 縮進量。
elif 和 else 同樣都必須有一個冒號在其邏輯行的末尾，后面跟著與它們相應的語句塊 （當然，別忘了恰當?shù)目s進）。
你可以在 if 塊的 一個 if 語句中設(shè)置另一個 if 語句，并可以如此進行下去——這被稱作 嵌套的 if 語句。
要記住 elif 和 else 部分都是可選的。一個最小規(guī)模且有效的 if 語句是這樣的：
當 Python 完整執(zhí)行了 if 語句及與其相關(guān)的 elif 和 else 子句后，它將會移動至包含 if 語句的代碼塊的下一句語句中。在本例中，也就是主代碼塊（程序開始執(zhí)行的地方）， 其下一句語句就是 print('Done') 語句。在完成這些工作后，Python 會發(fā)現(xiàn)已行至程序末尾 并宣告工作的完成。
盡管這是一個非常簡單的程序，我也一直在其中指出你應該注意的事情。所有的這些都可算 是簡單易懂（對于那些具有 C/C++ 背景的人來說是相當簡單易懂）。不過在開始時它們還是 可能會不斷吸引你的注意，不斷地去在意它們。但經(jīng)過一些更豐富的操作后你就會習慣它們 及其中的邏輯，它們對于你來說將會成為“自然而然”的事情。
針對 C/C++ 程序員的提示?
Python 中不存在 switch 語句。你可以通過使用 if..elif..else 語句來實現(xiàn)同樣的事 情（在某些情況下，使用一部?字典?能夠更快速地完成）。
while 語句?
while 語句能夠讓你在條件為真的前提下重復執(zhí)行某塊語句。 while 語句是 循環(huán) （Looping） 語句的一種。 while 語句同樣可以擁有 else 子句作為可選選項。
案例（保存為 while.py ）：
輸出：
它是如何工作的?
在這一程序中，我們依舊通過猜數(shù)游戲來演示，不過新程序的優(yōu)點在于能夠允許用戶持續(xù)猜 測直至他猜中為止——而無需像我們在上一節(jié)中所做的那樣，每次猜測都要重新運行程序。 這種變化恰到好處地演示了 while 語句的作用。
首先我們將 input 與 if 語句移到 while 循環(huán)之中，并在 while 循環(huán)開始前將變量 running 設(shè)置為 True 。程序開始時，我們首先檢查變量 running 是否為 True ，之后再執(zhí) 行相應的 while 塊。在這一代碼塊被執(zhí)行之后，將會重新對條件進行檢查，在本例中也就是 running 變量。如果它依舊為 True ，我們將再次執(zhí)行 while 塊，否則我們將繼續(xù)執(zhí)行可選 的 else 塊，然后進入到下一個語句中。
else 代碼塊在 while 循環(huán)的條件變?yōu)?False 時開始執(zhí)行——這個開始的時機甚至可能是 在第一次檢查條件的時候。如果 while 循環(huán)中存在一個 else 代碼塊，它將總是被執(zhí)行， 除非你通過 break 語句來中斷這一循環(huán)。
True 和 False 被稱作布爾（Boolean）型，你可以將它們分別等價地視為 1 與 0 。
針對 C/C++ 程序員的提示?
你可以在 while 循環(huán)中使用 else 從句。
for 循環(huán)?
for...in 語句是另一種循環(huán)語句，其特點是會在一系列對象上進行迭代（Iterates），意即 它會遍歷序列中的每一個項目。我們將在后面的序列（Sequences）章節(jié)中了解有關(guān)它的更 多內(nèi)容?，F(xiàn)在你所需要的就是所謂隊列就是一系列項目的有序集合。?
案例（保存為 for.py ）：
輸出：
它是如何工作的?
在這一程序中，我們打印了一序列的數(shù)字。我們通過內(nèi)置的 range 函數(shù)生成這一數(shù)字序列。
?在這里我們所要做的事情是提供兩個數(shù)字，而 range 將會返回一序列的數(shù)字，從第一個數(shù)字 開始，至第二個數(shù)字結(jié)束。舉個例子， range(1,5) 將輸出序列 [1, 2, 3, 4] 。在默認情況 下， range 將會以 1 逐步遞增。如果我們向 range 提供第三個數(shù)字，則這個數(shù)字將成為逐 步遞增的加數(shù)。同樣舉個例子來說明， range(1,5,2) 將會輸出 [1, 3] 。要記住這一序列擴 展直到第二個數(shù)字，也就是說，它不會包括第二個數(shù)字在內(nèi)。
另外需要注意的是， range() 每次只會生成一個數(shù)字，如果你希望獲得完整的數(shù)字列表，要 在使用 range() 時調(diào)用 list() 。例如下面這樣： list(range(5)) ，它將會返回 [0, 1, 2, 3, 4] 。有關(guān)列表的詳細解釋將會在 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》一章 呈現(xiàn)。
然后 for 循環(huán)就會在這一范圍內(nèi)展開遞歸—— for i in range(1,5) 等價于 for i in [1, 2, 3, 4] ，這個操作將依次將隊列里的每個數(shù)字（或是對象）分配給 i ，一次一個，然后以 每個 i 的值執(zhí)行語句塊。在本例中，我們這一語句塊所做的就是打印出這些值。?
同樣要記住， else 部分是可選的。當循環(huán)中包含他時，它總會在 for 循環(huán)結(jié)束后開始執(zhí) 行，除非程序遇到了 break 語句。
另一個需要注意的地方是 for...in 能在任何隊列中工作。在這里，我們有的是通過內(nèi)置的 range 函數(shù)生成的一串數(shù)字列表，但總體來說我們可以包含任何類型對象的隊列！我們將會 在后面的章節(jié)詳細解釋這一觀念。
?針對 C/C++/Java/C# 程序員的提示?
Python 中的 for 循環(huán)和 C/C++ 中的 for 循環(huán)可以說是完全不同。C# 程序員會注意 到 Python 中的 for 循環(huán)與 C# 中的 foreach 循環(huán)相似。Java 程序員則會注意到它同 樣與 Java 1.5 中的 for (int i : IntArray) 無甚區(qū)別。?
在 C/C++ 中，如果你希望編寫 for (int i = 0; i < 5; i++) ，那么在 Python 你只需要 寫下 for i in range(0,5) 。正如你所看到的，Python 中的 for 循環(huán)將更加簡單，更具表現(xiàn)力且更不容易出錯。
break 語句
? break 語句用以中斷（Break）循環(huán)語句，也就是中止循環(huán)語句的執(zhí)行，即使循環(huán)條件沒有 變更為 False ，或隊列中的項目尚未完全迭代依舊如此。
?有一點需要尤其注意，如果你的 中斷 了一個 for 或 while 循環(huán)，任何相應循環(huán)中的 else 塊都將不會被執(zhí)行。
?案例（保存為 break.py ）：
輸出：
它是如何工作的?
在本程序中，我們重復地接受用戶的輸入內(nèi)容并打印出每一次輸入內(nèi)容的長度。我們通過檢 查用戶輸入的是否是 quit 這一特殊條件來判斷是否應該終止程序。我們通過中斷循環(huán)并轉(zhuǎn) 進至程序末尾來結(jié)束這一程序。
輸入字符串的長度可以通過內(nèi)置的 len 函數(shù)來找到。
記住， break 語句同樣可以適用于 for 循環(huán)。?
Swaroop 的詩意 Python?
我所使用的輸入內(nèi)容是一首我所寫的小詩：?
continue 語句
continue 語句用以告訴 Python 跳過當前循環(huán)塊中的剩余語句，并繼續(xù)該循環(huán)的下一次迭代。
案例（保存為 continue.py ）：
輸出：
它是如何工作的?
在本程序中，我們接受來自用戶的輸入內(nèi)容，但是只有在輸入的字符串其長至少 3 字符我們 才會對其進行處理。為此，我們使用內(nèi)置的 len 函數(shù)和來獲取字符串的長度，如果其長度小 于 3，我們便通過使用 continue 語句跳過代碼塊中的其余語句。否則，循環(huán)中的剩余語句將 被執(zhí)行，并在此處進行我們所希望的任何類型的處理。
要注意 continue 語句同樣能用于 for 循環(huán)。
總結(jié)
我們已經(jīng)了解了三種控制流語句—— if ， while 和 for ——及其相關(guān)的 break 與 continue 語句是如何工作的。這些語句是 Python 中一些最常用的部分，因此，習慣去使用 它們是必要的。?
接下來，我們將了解如何創(chuàng)建并使用函數(shù)。
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