Python：运算符

Python 提供了丰富的运算符，覆盖数值计算、逻辑判断、位运算、对象比较、容器操作等多个方面。

算术运算符

用于数值计算，部分运算符可扩展到序列或矩阵。

包括：+（加法）、-（减法 / 取负）、*（乘法）、/（浮点除法）、//（整除）、%（取余）、**（幂运算）、@（矩阵乘法）。

print(1 + 2)       # 3
print(5 - 2)       # 3
print(3 * 4)       # 12
print(7 / 2)       # 3.5
print(7 // 2)      # 3
print(7 % 2)       # 1
print(2 ** 3)      # 8
print(-2 ** 2)     # 等价于 -(2 ** 2)，结果为 -4（右结合特性）

# 矩阵乘法（需 NumPy）
import numpy as np
A = np.array([[1, 2],[3, 4]])
B = np.array([[5, 6],[7, 8]])
print(A @ B)

/ 总是返回浮点数。

// 执行向下取整（floor division），结果为不大于真除法结果的最大整数。

% 的余数符号与除数一致。

** 是右结合，优先级高于一元负号。

对矩阵乘法使用 @，需依赖如 等库。

对序列（如字符串、列表）而言，仅支持 +（拼接）与 *（重复）。

Python 中运算符本质上是调用（如 a + b 调用 a.__add__(b)）。

请参阅：

比较运算符

用于数值、对象或容器间的值比较、成员测试与身份判断。

包括：

值比较运算符：==（相等）、!=（不等）、>（大于）、<（小于）、>=（大于等于）、<=（小于等于）。

成员运算符：in（是成员）、not in（不是成员）。

身份运算符：is（是同一对象）、is not（不是同一对象）。

print(3 == 3)      # True
print(3 != 4)      # True
print(2 < 5)       # True
print("a" in "cat")    # True
print("x" not in "cat")# True

a = [1, 2]
b = [1, 2]
print(a == b)      # True (值相等)
print(a is b)      # False (不是同一对象)

值比较通过 __eq__() 等方法实现。

成员测试底层调用 __contains__() 方法。

身份判断通过比较对象的唯一标识（如 CPython 中的内存地址）。

请参阅：

逻辑运算符

用于布尔逻辑计算。

包括：and（与）、or（或）、not（非）。

print(True and False)   # False
print(True or False)    # True
print(not 0)            # True

逻辑判断依赖 Python 的。

and、or 具有短路求值特性。

not 始终返回布尔值。

and、or 可能返回某个操作数本身，而非布尔值。在 Python 中，逻辑表达式返回最后被求值的操作数，而非强制转换为 True / False。

请参阅：

位运算符

对整数按二进制位进行操作。

包括：&（按位与）、|（按位或）、^（按位异或）、~（按位取反）、<<（左移）、>>（右移）。

print(5 & 3)    # 1   -> 0101 & 0011 = 0001
print(5 | 3)    # 7   -> 0101 | 0011 = 0111
print(5 ^ 3)    # 6   -> 0101 ^ 0011 = 0110
print(~5)       # -6  -> 按位取反
print(5 << 1)   # 10  -> 左移一位
print(5 >> 1)   # 2   -> 右移一位

位运算仅定义于整数类型，对浮点数和复数无效。

Python 中的整数支持无限精度，因此左移不会溢出。

~x 等价于 -(x+1)。

右移负数时采用算术移位。算术右移会保留符号位，以保证负数右移后仍为负。

请参阅：

赋值运算符

用于将值绑定到变量，并支持复合形式。

包括：基本赋值（=）、算术复合赋值（+=、-=、*=、/=、//=、%=、**=）、位运算复合赋值（&=、|=、^=、<<=、>>=）以及海象运算符（:=）。

x = 5
x += 2      # 7
x *= 3      # 21

# 海象运算符 :=
if (n := len("hello")) > 3:
    print(n)   # 5

Python 的赋值本质上是名称绑定。变量名仅是对象的引用标签，而非内存中的容器。

复合赋值会优先尝试原地修改（可变对象常见），若对象不可变则会新建并重新绑定。部分类型（如 list、set）在复合赋值时会原地修改对象，而不会生成新对象。

链式赋值可能带来别名效应，需谨慎使用。

海象运算符 := 让赋值可出现在表达式中，但优先级较低。常用于 while 或 if 条件中同时赋值与判断。

请参阅：

访问与调用运算符

用于访问对象元素、属性和调用。

包括：[]（下标/切片运算符）、.（属性访问运算符）、()（调用运算符）。

# 下标
lst = [1, 2, 3]
print(lst[0])      # 1

# 属性
s = "abc"
print(s.upper())   # "ABC"

# 调用
def f(x): return x+1
print(f(3))        # 4

[] 访问或修改容器元素。

. 访问对象属性或方法。

() 调用函数、类或可调用对象。

这类运算符的优先级最高，常出现在表达式最右侧。

请参阅：

优先级与结合性

优先级（从高到低）：

1、函数调用 ()、索引 []、属性访问 .

2、幂运算 **

3、一元运算符 +x、-x、~x

4、乘除取余 *、/、//、%、@（矩阵乘法）

5、加减 +、-

6、位移 <<、>>

7、按位与 &

8、按位异或 ^

9、按位或 |

10、逻辑 not

11、比较 ==、!=、<、<=、>、>=、成员 in / not in、身份 is / is not

12、逻辑 and

13、逻辑 or

14、海象 :=

15、赋值 = 及复合赋值

结合性：

除了幂运算 ** 是右结合外，其他运算符都是左结合。

小结

Python 的运算符可分为：算术、比较（含值比较、成员、身份）、逻辑、位运算、赋值及访问类六类。

它们共同构成表达式的核心语法结构，既能执行数值计算，也能灵活操作对象与容器。

熟悉每种运算符的语义、优先级与结合性，有助于编写更清晰、精确且高效的 Python 代码。

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