运算符与优先级：Python里的“语法标点”和“先后顺序”

今天我们来学习一下python里的运算符以及优先级的规则及其用法；在前一天我们有了数据类型这些“食材”，接下来就得靠运算符把它们串起来，变成一道道“菜”。运算符就像是Python里的标点符号，决定了数据怎么组合、怎么比较。而优先级则决定了表达式里的“先来后到”，搞错了顺序，菜的味道可就全变了。

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一、算术运算符：最基础的数学操作

这部分跟你小学学的数学差不多，就是多了几个编程特有的符号。

运算符	描述	例子（a=3, b=2）	结果
+	加	a + b	5
-	减	a - b	1
*	乘	a * b	6
/	除（返回浮点数）	a / b	1.5
%	取模（求余数）	a % b	1
**	幂运算	a ** b	9
//	整除（向下取整）	a // b	1

需要注意的两个坑：

1. 负数取整和取模：Python的//是向下取整，而不是直接截断小数部分。

   print(15 // 4)    # 3（15/4=3.75，向下取整为3）
   print(-15 // 4)   # -4（-15/4=-3.75，向下取整为-4，因为-4更小）
   print(15 % 4)     # 3（余数 = 15 - 3*4 = 3）
   print(-15 % 4)    # 1（余数 = -15 - (-4)*4 = 1）
   

   小贴士：记住一个规律 (a % b) + (-a % b) = b（当a不为0时），可以帮你快速验证结果。

2. 科学计数法：1e8 表示 (1 \times 10^8)，类型是浮点数。

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二、比较运算符：问出“是与否”

用来比较两个值，返回布尔值 True 或 False。

运算符	描述
==	等于
!=	不等于
>	大于
<	小于
>=	大于或等于
<=	小于或等于

a, b = 20, 9
print(a == b)   # False
print(a != b)   # True
print(a > b)    # True

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三、赋值运算符：给变量“贴标签”

除了最基础的 =，还有各种增强赋值，让代码更简洁。

1. 基本赋值与增强赋值

运算符	等价写法
+=	a = a + b
-=	a = a - b
*=	a = a * b
/=	a = a / b
%=	a = a % b
**=	a = a ** b
//=	a = a // b

2. 增强赋值 vs 普通赋值：一个容易忽略的效率问题

对可变对象（比如列表）来说，增强赋值是在原地修改，而普通赋值是新建对象。

# 普通赋值：新建列表，原列表不变
lis1 = [1, 2]
lis2 = lis1
lis1 = lis1 + [3, 4]
print(lis1)   # [1, 2, 3, 4]
print(lis2)   # [1, 2]（不变）

# 增强赋值：原地修改，所有引用都受影响
lis1 = [1, 2]
lis2 = lis1
lis1 += [3, 4]
print(lis1)   # [1, 2, 3, 4]
print(lis2)   # [1, 2, 3, 4]（也跟着变了）

实战建议：操作大列表时，优先用增强赋值，效率更高。但要小心副作用——如果你不希望原数据被改动，记得先拷贝一份。

3. 序列赋值

Python支持一次性给多个变量赋值，非常灵活：

a, b = 3, 4           # 等价于 (a, b) = (3, 4)
a, b, c = [3, 4, 5]   # 列表也能解包
a, b, c = "你好吗"     # 字符串解包成三个字符

4. 海象运算符 :=（Python 3.8+）

可以在表达式内部给变量赋值，省掉一行代码：

# 传统写法
length = len("hello")
print(length + 5)
print(f"长度为{length}")

# 海象写法
print((length := len("hello")) + 5)  # 赋值+使用一步到位
print(f"长度为{length}")

注意：记得加括号，否则会把整个表达式的值赋给变量，而不是你想要的结果。

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四、逻辑运算符

用于布尔逻辑运算，返回不是单纯的True/False，而是决定结果的那个操作数（短路原则）。

运算符	描述	短路规则
and	布尔“与”	左边为假，返回左边；否则返回右边
or	布尔“或”	左边为真，返回左边；否则返回右边
not	布尔“非”（返回布尔值）	假→True，真→False

a, b, c, d = 2, "hello", [], 0

# and：左边为假就停
print(c and a)   # []（c是假，直接返回c）
print(a and b)   # "hello"（a是真，继续看b，返回b）

# or：左边为真就停
print(a or c)    # 2（a是真，直接返回a）
print(c or d)    # 0（c是假，继续看d，返回d）

# not：取反
print(not c)     # True

补充两个好用的内置函数：

• all(iterable)：所有元素都为真，返回True（空容器也返回True）
• any(iterable)：任一元素为真，返回True（空容器返回False）

优先级：not > and > or，记不住就加括号，可读性更好。

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五、成员运算符

用于判断一个元素是否存在于容器中。

运算符	描述
in	在…中
not in	不在…中

str1 = "hello world"
list1 = [1, 2, 3, 4, 5]
print("hello" in str1)   # True
print(6 not in list1)    # True

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六、位运算符

位运算符把数字看作二进制进行按位操作，适合底层优化、权限控制、加密等场景。

运算符	描述	例子（a=60, b=13）
&	按位与（同1为1）	a & b = 12（0000 1100）
|	按位或（有1为1）	a | b = 61（0011 1101）
^	按位异或（不同为1）	a ^ b = 49（0011 0001）
~	按位取反（含符号位）	~a = -61
<<	左移（右补0）	a << 2 = 240
>>	右移（左补符号位）	a >> 2 = 15

一个有趣的特性：一个数异或同一个数两次，结果还是它自己（a ^ b ^ a == b），这在某些加密算法中很常用。

负数的位运算

负数在计算机中以补码形式存储，所以位运算时要注意：

print(-23 >> 2)   # -6
print(-23 << 2)   # -92

P.S.：日常开发中位运算用得不多，真遇到了，用 bin() 打印出二进制手动验证一下就好。

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七、进制转换工具函数

函数	描述	例子
bin()	转二进制字符串（带0b前缀）	bin(3) → '0b11'
oct()	转八进制字符串（带0o前缀）	oct(8) → '0o10'
hex()	转十六进制字符串（带0x前缀）	hex(255) → '0xff'

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八、序列的连接操作：+、+=、* 的“跨界”用法

这几个运算符不光能算数，还能操作序列（字符串、列表、元组）。

# 字符串拼接
print("1" + "2")        # "12"

# 列表拼接（类型必须一致）
print([1, 2] + [3, 4])  # [1, 2, 3, 4]

# 元组拼接
print((1, 2) + (3, 4))  # (1, 2, 3, 4)

# 重复操作
print("ha" * 3)         # "hahaha"
print([0] * 3)          # [0, 0, 0]

注意：不同类型不能直接用+拼接，比如 "1" + [2, 3] 会报错。

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九、运算符优先级：到底先算谁？

记住一条黄金法则：不确定就用括号。括号优先级最高，能保证你的意图被正确执行。

常用优先级从高到低（想细看的可以对照PDF里的完整表格）：

优先级（高→低）	运算符
最高	**
	~（按位取反）
	* / % //
	+ -
	<< >>
	&
	^ |
	<= < > >=
	== !=
	= += -= 等（赋值运算符）
	is is not
	in not in
最低	not and or

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收尾

运算符就像做菜时的“刀工”和“火候”——光有食材还不够，得知道怎么切、怎么炒、先放哪样后放哪样。算术、比较、逻辑、赋值这四大类是日常用得最多的，把它们玩熟了，你的代码就能写得又快又稳。

至于位运算和复杂的优先级，不需要死记硬背，用的时候查一下，写代码时多用括号把意图明确表达出来，比什么都强。

如果说非要给您一个什么样子的建议，那我的建议是：代码是写给“下一个看它的人”看的，包括未来的你自己。 多用括号，多写清晰易懂的表达式，比追求“一行炫技”重要得多。

下图为本文知识点的思维导图（示意）：

感谢阅读，祝你编码愉快！有任何疑问，随时欢迎来聊。