Python语法详解module2（运算符、表达式、流程控制）

news2025/1/19 14:23:35

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目录

  • 一、运算符
    • 1. 算术运算符（Arithmetic Operators）
    • 2. 比较运算符（Comparison Operators）
    • 3. 赋值运算符（Assignment Operators）
    • 4. 逻辑运算符（Logical Operators）
    • 5. 位运算符（Bitwise Operators）
    • 6. 成员运算符
  • 二、表达式
    • 1. 算术表达式
    • 2. 比较表达式
    • 3. 逻辑表达式
    • 4. 函数调用表达式
    • 5. 位运算表达式
    • 6. 列表解析表达式
  • 三、流程控制
    • 1.条件判断
      • 单分支选择结构
      • 双分支选择结构
      • 多分支选择结构
      • 嵌套选择
      • `match`语句
      • 代码规范
    • 2.循环
      • 1. `for`循环
      • 2. `while`循环
      • 3.循环控制
        • `break`语句
        • `continue`语句
        • `else`语句

一、运算符

1. 算术运算符（Arithmetic Operators）

  • +：加法运算符，用于将两个数相加。
    示例：
a = 5
b = 3
result = a + b
print(result)  # 输出：8
  • -：减法运算符，用于计算第一个操作数减去第二个操作数。
    示例：
a = 5
b = 3
result = a - b
print(result)  # 输出：2
  • *：乘法运算符，用于计算两个操作数的乘积。
    示例：
a = 5
b = 3
result = a * b
print(result)  # 输出：15
  • /：除法运算符，用于计算第一个操作数除以第二个操作数（结果是浮点数）。
    示例：
a = 5
b = 2
result = a / b
print(result)  # 输出：2.5
  • //：整除运算符，用于计算两个数的整数除法结果。
    示例：
a = 5
b = 2
result = a // b
print(result)  # 输出：2
  • %：取模运算符，返回两个数相除的余数。
    示例：
a = 5
b = 2
result = a % b
print(result)  # 输出：1
  • **：幂运算符，用于计算一个数的指数。
    示例：
a = 2
b = 3
result = a ** b
print(result)  # 输出：8

2. 比较运算符（Comparison Operators）

  • ==：等于，检查两个操作数是否相等。
    示例：
a = 5
b = 5
result = (a == b)
print(result)  # 输出：True
  • !=：不等于，检查两个操作数是否不相等。
    示例：
a = 5
b = 3
result = (a != b)
print(result)  # 输出：True
  • >：大于，检查左操作数是否大于右操作数。
    示例：
a = 5
b = 3
result = (a > b)
print(result)  # 输出：True
  • <：小于，检查左操作数是否小于右操作数。
    示例：
a = 5
b = 3
result = (a < b)
print(result)  # 输出：False
  • >=：大于等于，检查左操作数是否大于或等于右操作数。
    示例：
a = 5
b = 5
result = (a >= b)
print(result)  # 输出：True
  • <=：小于等于，检查左操作数是否小于或等于右操作数。
    示例：
a = 5
b = 3
result = (a <= b)
print(result)  # 输出：False

3. 赋值运算符（Assignment Operators）

  • =：赋值运算符，用于将右侧的值赋给左侧的变量。
    示例：
a = 5
b = a
print(b)  # 输出：5
  • +=：加法赋值运算符，等同于 x = x + y。
    示例：
x = 5
y = 3
x += y
print(x)  # 输出：8
  • -=：减法赋值运算符，等同于 x = x - y。
    示例：
x = 5
y = 3
x -= y
print(x)  # 输出：2
  • *=：乘法赋值运算符，等同于 x = x * y。
    示例：
x = 5
y = 3
x *= y
print(x)  # 输出：15
  • /=：除法赋值运算符，等同于 x = x / y。
    示例：
x = 6
y = 2
x /= y
print(x)  # 输出：3.0

4. 逻辑运算符（Logical Operators）

  • and：逻辑与运算符，如果两个操作数都为 True，则条件成立。
    示例：
a = True
b = False
result = (a and b)
print(result)  # 输出：False
  • or：逻辑或运算符，如果两个操作数中有一个为 True，则条件成立。
    示例：
a = True
b = False
result = (a or b)
print(result)  # 输出：True
  • not：逻辑非运算符，用于反转操作数的逻辑状态。
    示例：
a = True
result = not a
print(result)  # 输出：False

5. 位运算符（Bitwise Operators）

  • &：按位与运算符，对操作数的每个位执行与操作。
    示例：
a = 10  # 二进制：1010
b = 12  # 二进制：1100
result = a & b  # 结果为 8（二进制：1000）
print(result)  # 输出：8
  • |：按位或运算符，对操作数的每个位执行或操作。
    示例：
a = 10  # 二进制：1010
b = 12  # 二进制：1100
result = a | b  # 结果为 14（二进制：1110）
print(result)  # 输出：14
  • ^：按位异或运算符，对操作数的每个位执行异或操作。
    示例：
a = 10  # 二进制：1010
b = 12  # 二进制：1100
result = a ^ b  # 结果为 6（二进制：0110）
print(result)  # 输出：6
  • ~：按位取反运算符，对操作数的每个位执行取反操作。
    示例：
a = 10  # 二进制：1010
result = ~a  # 结果为 -11（二进制：-1011）
print(result)  # 输出：-11
  • <<：左移动运算符，将操作数的每个位向左移动指定的位数。
    示例：
a = 5  # 二进制：0101
result = a << 2  # 结果为 20（二进制：10100）
print(result)  # 输出：20
  • >>：右移动运算符，将操作数的每个位向右移动指定的位数。
    示例：
a = 20  # 二进制：10100
result = a >> 2  # 结果为 5（二进制：0101）
print(result)  # 输出：5

6. 成员运算符

成员运算符用于检查某个值是否存在于序列（如列表、元组、集合等）中。

  • in：如果在指定的序列中找到值，返回 True，否则返回 False。
  • not in：如果在指定的序列中找不到值，返回 True，否则返回 False。
my_list = [1, 2, 3, 4]
print(3 in my_list)   # 输出：True
print(5 not in my_list)   # 输出：True

二、表达式

在Python中，表达式（Expression）是由变量、操作符和函数调用等组成的一组代码，它们通过运算得到一个结果。

Python的表达式可以包括以下内容：

  1. 变量和常量：变量是用于存储数据的标识符，而常量是不可变的值。在表达式中，变量可以直接使用，而常量则可以作为操作数参与运算。

  2. 操作符：操作符用于执行各种运算，例如加法、减法、乘法等。Python支持多种操作符，包括算术操作符、比较操作符、逻辑操作符、位操作符等。

  3. 函数调用：表达式中可以包含函数调用，函数会对参数进行计算，并返回结果。函数调用的结果可以作为表达式的一部分。

1. 算术表达式

x = 10
y = 5
result = x + y * 2  # 加法和乘法混合
print(result)  # 输出：20

2. 比较表达式

a = 10
b = 20
result = a > b  # 判断a是否大于b
print(result)  # 输出：False

3. 逻辑表达式

x = 5
y = 10
result = (x < 10) and (y > 5)  # 判断x是否小于10且y是否大于5
print(result)  # 输出：True

4. 函数调用表达式

def square(num):
    return num * num

x = 3
result = square(x) + 2  # 函数调用表达式
print(result)  # 输出：11

5. 位运算表达式

a = 5
b = 3
result = a & b  # 按位与运算
print(result)  # 输出：1

6. 列表解析表达式

列表解析是一种用来简化生成列表的方法。

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
squared_numbers = [x * x for x in numbers]  # 使用列表解析表达式生成平方数列表
print(squared_numbers)  # 输出：[1, 4, 9, 16, 25]

三、流程控制

1.条件判断

单分支选择结构

单分支选择结构通常使用if语句，用于在满足条件时执行一段代码，如果条件不满足则不执行任何操作。

x = 10
if x > 0:
    print("x 是正数")

双分支选择结构

双分支选择结构也使用if语句，但同时包含了一个else分支，用于在条件不满足时执行另一段代码。

x = -5
if x > 0:
    print("x 是正数")
else:
    print("x 是非正数")

多分支选择结构

多分支选择结构使用if、elif（else if的缩写）和else语句，用于在多个条件下执行不同的代码块。

score = 75
if score >= 90:
    print("优秀")
elif score >= 80:
    print("良好")
elif score >= 70:
    print("中等")
elif score >= 60:
    print("及格")
else:
    print("不及格")

嵌套选择

嵌套选择结构指的是在一个分支结构内部嵌套另一个分支结构，可以实现更复杂的条件控制。

x = 10
if x > 0:
    if x % 2 == 0:
        print("x 是正偶数")
    else:
        print("x 是正奇数")
else:
    print("x 是非正数")

match语句

match语句是Python 3.10中新增的语法，用于模式匹配，可以更清晰地处理多个条件的情况。

match expression:
    case pattern1:
        # 处理pattern1的情况
    case pattern2:
        # 处理pattern2的情况
    ...
    case patternN:
        # 处理patternN的情况
    case _:
        # 匹配其它情况

在这里插入图片描述

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def check_number(x):
    match x:
        case 0:
            print("x是零")
        case 1 | 2 | 3:
            print("x是1、2或3")
        case int(n) if n > 3:
            print(f"x是大于3的整数：{n}")
        case _:
            print("x是其它情况")

check_number(2)
check_number(5)
check_number(-1)

代码规范

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2.循环

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1. for循环

for循环用于遍历序列（如列表、元组、字典等）中的元素，语法如下：

for 变量 in 序列:
    循环体

其中，变量是用于迭代序列中元素的变量名，序列是需要遍历的对象，循环体是在每次迭代中执行的代码块。

# 遍历列表
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

# 遍历字符串
for char in "Python":
    print(char)

# 遍历字典的键值对
person = {"name": "John", "age": 30, "city": "New York"}
for key, value in person.items():
    print(key, ":", value)

2. while循环

while循环在条件为真的情况下重复执行代码块，直到条件变为假为止，语法如下：

while 条件:
    循环体

其中，条件是一个表达式，当表达式的值为True时，循环继续执行；当表达式的值为False时，循环结束，执行循环体之后的代码。

# 使用while循环计算1到5的和
total = 0
i = 1
while i <= 5:
    total += i
    i += 1
print("1到5的和为：", total)

# 使用while循环遍历列表
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
index = 0
while index < len(fruits):
    print(fruits[index])
    index += 1

3.循环控制

循环控制用于在循环执行过程中控制循环的行为，包括跳出循环、跳过当前迭代和循环中的其他操作。

break语句
  • break语句用于跳出当前循环，不再执行循环中剩余的代码，直接执行循环之后的代码。
  • 它通常与条件语句结合使用，用于在满足条件时退出循环。
# 使用break语句在找到第一个质数后退出循环
for num in range(2, 10):
    for i in range(2, num):
        if num % i == 0:
            print(num, "不是质数")
            break
    else:
        print(num, "是质数")

在这个示例中，当num能够被i整除时，执行break语句跳出内层循环。

continue语句

  • continue语句用于跳过当前迭代，直接进入下一次迭代。

  • 它通常与条件语句结合使用，用于在满足条件时跳过当前迭代。

# 使用continue语句输出所有偶数
for num in range(1, 11):
    if num % 2 != 0:
        continue
    print(num, "是偶数")

在这个示例中，当num为奇数时，执行continue语句跳过当前迭代，直接进入下一次迭代。

else语句

  • 在Python中，循环还可以与else语句结合使用。

  • else语句在循环正常执行完毕（即没有被break语句中断）时执行，不在循环被break语句中断时执行。

# 使用else语句判断是否存在指定元素
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
for fruit in fruits:
    if fruit == "orange":
        print("橙子已找到")
        break
else:
    print("橙子未找到")

在这个示例中，当循环未被break语句中断时，执行else语句输出"橙子未找到"。

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