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学习Python编程，要掌握变量、运算、流程控制结构三个基本要素。编程中的运算要用到运算符。运算符是一些特殊的符号，主要应用于数学计算、比较大小、逻辑判断等。Python运算符主要包括算术运算符、赋值运算符、比较运算符、逻辑运算符、位运算符，其中，比较运算符也称为关系运算符。
使用运算符将不同的数据、变量按照一定的规则连接组成的式子称为表达式。使用算术运算符连接的式子称为算术表达式；使用关系表达式连接的式子称为关系表达式。下面将详细介绍这些常用的运算符。
算术运算符是处理数值计算的符号，在数学运算时应用很多。常用的算术运算符见表2—3。
表2—3 常用的算术运算符
如果多个算术运算符出现在同一个表达式中，则会按照先乘除、后加减的顺序进行运算，如果有括号，则先运算括号里面的。表2—3中算术运算符的优先级从高到低的顺序是**、*、/、%、//、＋、－。
注意： 使用除法运算符（/）、整除运算符（//）、取余运算符（%）时，除数不能为0。如果除数是0，程序则会出现异常。在Python中，如果违背基本的数学规律进行数值计算，程序则会出现异常。
【实例2—7】 询问小明这次考试的成绩，包括语文、数学、英语，分别计算这三科成绩的总分和平均分，代码如下：
#＝＝＝第2章代码2－7.py＝＝＝#
print(＂小明的语文考了多少分?＂)
language＝float(input())
print(＂小明的数学考了多少分?＂)
math＝float(input())
print(＂小明的英语考了多少分?＂)
english＝float(input())
total＝language＋math＋english
average＝total/3
print(＂这三科的总分是＂,total)
print(＂这三科的平均分是＂,average)
运行结果如图2—12所示。
在Python中，使用赋值语句：变量名＝value，创建变量，其中的等号（＝）就是赋值运算符。赋值运算符将右边的值赋给左边的变量，也可以进行数学运算后再赋值给左边的变量。常用的赋值运算符见表2—4。
图2—12 代码2—7.py的运行结果
表2—4 常用的赋值运算符
注意： 对于初学者，使用好简单的赋值运算符即可。代码的可读性很重要，如果不熟悉复杂赋值运算符而应用在编程中，则会出现读不懂代码的情况。
生活在现实中的人类，总是难免和别人比较。例如银行存折上余额的多少、考试成绩的高低、工作的好坏、工资的数额等。在Python中，使用比较运算符（也称为关系运算符）可对变量或表达式的结果进行大小、真假的比较。如果结果为真，则返回值为True；如果结果为假，则返回值为False。Python中的比较运算符见表2—5。
表2—5 比较运算符
注意： 不要混淆＝和＝＝运算符。在Python中，不仅数值可以比较大小，字符也可以比较大小。只不过字符比较大小时，是比较字符对应的ASCII码值的大小。
比较运算符经常用在条件语句中，作为判断语句。条件语句是流程控制结构的一种类型。
【实例2—8】 创建一个程序，询问小明这次的数学成绩，然后询问小明的邻居小亮的数学成绩。如果小明的成绩不低于小亮的数学成绩，则打印小明高兴；如果小明的成绩低于小亮的数学成绩，则打印小明不高兴，代码如下：
#＝＝＝第2章代码2－8.py＝＝＝#
print(＂小明这次考试,数学考了多少分?＂)
ming＝float(input())
print(＂小明的邻居小亮,这次数学成绩是多少?＂)
liang＝float(input())
if ming＞＝liang:
print(＂小明高兴＂)
else:
print(＂小明不高兴＂)
运行结果如图2—13所示。
图2—13 代码2—8.py的运行结果
注意： Python使用代码缩进和冒号“：”区分代码之间的层次。这与C语言通过大括号“{}”分隔代码块有很大的不同。例如在2—8代码中，条件语句if…else…的冒号后一行代码，要缩进4个空格，即按一个＜Tab＞键实现的缩进量。
现实生活中，有的事情需要同时满足多个条件才会发生。例如满足什么条件才能称为下雨了。某个地点，既要满足天上有云，还要有大量的水滴落在地上，同时满足这两个条件才能称为下雨。这就需要逻辑运算符进行逻辑判断。
逻辑运算符是对布尔值真、假进行运算，运算后的结果仍然是一个布尔值。Python中的逻辑运算符主要包括and（逻辑与）、or（逻辑或）、not（逻辑非）。逻辑运算符的用法见表2—6。
表2—6 逻辑运算符的用法
使用逻辑运算符进行逻辑运算时，其运算结果见表2—7。
表2—7 使用逻辑运算符进行逻辑运算的结果
【实例2—9】 闰年的年份可以被4整除而不能被100整除，或者能被400整除。输入一个年份，判断是否是闰年，代码如下：
#＝＝＝第2章代码2－9.py＝＝＝#
print(＂请输入年份:＂)
year＝int(input())
is_leap＝(year%4＝＝0 and year%100!＝0)or(year%400＝＝0)
if is_leap:
print(year,＂是闰年＂)
else:
print(year,＂不是闰年＂)
运行结果如图2—14所示。
位运算符是把数字作为二进制进行计算的运算符。这对于计算机来讲是很自然的，因为计算机就是使用二进制存储数字的。对于操作计算机的人来讲，首先是把数字转换成二进制数，然后使用位运算符对二进制数进行操作，最后转换成十进制或其他进制输出。
Python中的位运算符有位与（&）、位或（|）、位异或（^）、取反（～）、左移位（＜＜）、右移位（＞＞）运算符。这些位运算符表明Python具有操作计算机底层内存的能力，数字电路中经常用到位运算符。
图2—14 代码2—9.py的运行结果
位与运算的符号是“&”。位与运算的法则是当两个二进制数中只有对应数位都是1时，结果数位才是1，否则为0。如果两个二进制数的精度不同，则结果与精度高的二进制数相同。例如“010&011”的结果是010。
位或运算的符号是“|”。位或运算的法则是当两个二进制数中只有对应数位都是0时，结果数位才是0，否则为1。如果两个二进制数的精度不同，则结果与精度高的二进制数相同。例如“010|011”的结果是011。
位异或运算的符号是“^”。位异或的运算法则是当两个二进制数中只有对应数位相同（同时为1或同时为0）时，结果才是0，否则为1。如果两个二进制数的精度不同，则结果与精度高的二进制数相同。例如“010^011”的结果是001。
位取反运算也称为位非运算，其运算符是“～”。位取反运算的法则是将二进制数中的1修改为0，将0修改为1。例如“～010”的结果是101。
【实例2—10】 对十进制数字13和7进行位与运算、位或运算、位异或运算，并打印输出结果。对十进制数13进行位取反运算，并打印输出结果，代码如下：
#＝＝＝第2章代码2－10.py＝＝＝#
print(＂13&7＝＂,str(13&7))
print(＂13|7＝＂,str(13|7))
print(＂13^7＝＂,str(13^7))
print(＂~13＝＂,str(~13))
运行结果如图2—15所示。
左移运算符（＜＜）是将一个二进制数向左移动指定的位数，左边（高位端）溢出的位数被丢弃，右边（低位端）的空位用0补充。例如1＜＜1得到的结果是2；1＜＜3得到的结果是8；3＜＜2得到的结果是12。二进制数左移运算转换成十进制数后，相当于乘以2的 n 次方。运行结果如图2—16所示。
右移运算符（＞＞）是将一个二进制数向右移动指定的位数，右边（低位端）溢出的位数被丢弃，如果左边的最高位是0（正数），则左侧空位填入0；如果左边的最高位是1（负数），则左侧空位填入1。例如64＞＞1的结果是16；64＞＞2的结果是32；－32＞＞3的结果是－4。二进制数右移运算转换成十进制数后，相当于除以2的 n 次方。运行结果如图2—17所示。
图2—15 代码2—10.py的运行结果
图2—16 左移运算符的运行结果
图2—17 右移运算符的运行结果
用位运算符来操作数字，需要考虑一个问题：一个数字在Python中占用多少字节？一字节是由8个二进制数组成的。在Python中，可以通过模块Sys实现，代码如下：
import sys #引入模块
sys.getsizeof(13) #调用模块函数getsizeof()计算数字13占用的字节数
sys.getsizeof(8)
sys.getsizeof(0)
运行结果如图2—18所示。
注意： Python中关于模块的知识会在第5章详细叙述。在32位操作系统和64位操作系统中，一个数字占用的内存字节数是不同的。各位读者可以使用上面的代码，获取计算机中的某个数字存储需要的字节数。
图2—18 数字占用多少字节的运行结果
运算符的优先级是指同一个表达式中出现了不同的运算符，程序在执行时，先执行哪一个运算符，后执行哪一个运算符。这与数学的四则运算规律（先乘除，后加减）是相同的道理。
如果在一个表达式中有多种运算符，则运算符的执行规律为优先级高的运算符先执行，优先级低的运算符后执行，同一优先级的运算符按照从左到右的顺序执行。如果有小括号，则先执行小括号中的运算符。运算符的优先级从高到低的顺序见表2—8。
表2—8 运算符的优先级
