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基础篇 · Foundations lv.1 入门 kp-005

运算符与表达式

前置知识：kp-003、kp-004

1. 一句话定义

表达式 = 计算出值的代码；Python 提供算术、比较、逻辑、成员、身份五类常规运算符，外加链式比较与海象运算符两个特色。

2. 为什么重要

运算符是语法的"原子操作"。其中 is 与 == 的区别、真值测试的规则，是贯穿全语言的判断基础；and/or 返回值的特性则是大量 Pythonic 写法的来源。

3. 前置知识

kp-004（各类型的可变性）。

4. 核心概念

类别运算符要点
算术+ - * / // % **/ 永远得 float；// 向下取整；** 幂
比较== != < > <= >=返回 bool；支持链式 a < b < c
逻辑and or not返回操作数本身，不是布尔值（短路）
成员in / not in底层调用容器的 __contains__（kp-019）
身份is / is not比较 id，不是值
赋值增强+= -= ...对可变对象多为原地修改
海象:=（3.8+）表达式内赋值

5. 原理与机制

== vs is：== 调用 __eq__ 比"值是否相等"；is 比对象身份。判 None 惯用 x is None——因为 NoneType 只有一个实例，且这能防住自定义了 __eq__ 的对象的坑。

逻辑短路取值：a or b 在 a 为真时直接返回 a，否则返回 b：

python
name = "" or "default"       # 'default'
val  = settings.get("k") or 0

海象运算符：把赋值嵌入表达式，省一次重复求值：

python
if (n := len(data)) > 100:
    print(f"太长了：{n} 项")
while (chunk := f.read(1024)):
    process(chunk)

6. 关键事实（模型/图示）

优先级（由高到低，节选）：** → 一元 - → * / // % → + - → 比较 → not → and → or。拿不准就加括号——可读性优先。

python
-2 ** 2        # -4  ：幂比一元负号绑定更紧
(-2) ** 2      # 4

7. 直观类比

== 问"长得一样吗"，is 问"是同一个人吗"。双胞胎照片完全相同（== 为真），但 is 为假；身份证号相同才是 is。

8. 实例与案例

python
nums = [3, 1, 4]
print(0 in nums)                # False
print(0 <= nums[0] < 10)        # True：链式比较
nums += [5]                     # 原地 extend，id 不变
flag = nums and True            # and 短路取值

9. 常见误区

  1. 用 is 比较数值或字符串 —— 小整数有缓存（-5~256）会"碰巧"为 True，换大数就翻车；比大小永远用 ==。
  2. 以为 and/or 返回布尔 —— 它返回操作数；需要布尔时套 bool()。
  3. // 与 % 对负数的心算错误 —— Python 取整向"负无穷"方向：-7 // 2 == -4、-7 % 2 == 1。

10. 自测题

  1. x = "a"; x += "b"，x 的 id 变吗？lst = [1]; lst += [2] 呢？为什么不同？
  2. 0 or "b"、0 and "b" 各返回什么？
  3. 为什么判断 None 推荐 is None？
参考答案
  1. 字符串不可变，+= 重建对象、id 变；list 可变，+= 走 __iadd__ 原地扩展、id 不变。
  2. "b"；0。or 短路返回第一个真值，and 短路返回第一个假值。
  3. NoneType 单例且惯用法能避免自定义 __eq__ 干扰。

11. 与其他知识点的关系

  • kp-006 控制流：运算符的主要消费场景。
  • kp-019 魔术方法：+ in == 都会派发到对应 dunder。
  • kp-028 深浅拷贝：is/== 语义的延伸。

12. 延伸阅读

  • Python 官方教程 §5：https://docs.python.org/zh-cn/3/tutorial/datastructures.html
  • PEP 572（海象运算符）