Как использовать операторы Python

Операторы Python помогают работать со значениями или операндами. Они также помогают изменять их и связывать вместе. Операторы могут быть логическими или арифметическими.

Оператор — это символ, обозначающий операцию. Операторы обычно используются для соединения нескольких операндов для формирования нового значения. Применение оператора к одному операнду изменяет его.

Самым простым примером использования операторов Python может быть соединение двух чисел с помощью оператора сложения, который представляет собой знак плюс между числами. Python оценивает выражение и возвращает соответствующее значение:

Особенностью Python является то, что в качестве операторов помимо символов используются короткие слова, такие как «and», «or», «is», «not» или «in». Комбинация операторов и операндов дает выражение:

Python знает несколько классов операторов. Они работают с различными типами операндов и возвращают результаты определенного типа. Ниже приведен обзор различных типов операторов Python:

Операторы классифицируются в зависимости от их «четкости», а также типа операндов и возвращаемого значения. Четкость оператора не имеет ничего общего с «aric». Этот термин объясняет, сколько операндов объединяет оператор. В большинстве случаев используются «бинарные» операторы с двумя операндами. Существуют также некоторые «унарные» операторы с одним операндом, а также «троичный» оператор, который связывает три операнда:

Понимание старшинства операторов является основополагающим при использовании операторов Python. Это понятие пришло из арифметики и известно как «точка перед тире». Напомним, что выражение 3 * 8 + 2 интерпретируется как (3 * 8) + 2, а не 3 * (8 + 2). Что касается знака плюс и знака умножения, то для всех операторов Python существуют правила старшинства. Ниже приведен пример выражения с логическими операторами «и», «или» и «не»:

Не зная правил старшинства для соответствующих операторов Python, невозможно определить, как должны быть составлены отдельные термины. Все может усложниться, если в одном выражении используется несколько операторов. Как правило, лучше не полагаться на идеальное понимание неявных правил. Вы должны использовать явные фигурные скобки, чтобы уточнить, как термины выражения связаны между собой:

Одни и те же термины, сгруппированные по-разному, приводят к разным высказываниям:

Некоторые операторы Python используются для выполнения более чем одной операции. Ярким примером является знак плюс. Знак плюс действует как оператор сложения для чисел и как оператор конкатенации для объединения последовательностей, таких как строки и списки. Мы складываем два числа с помощью оператора сложения:

Мы объединяем две строки с помощью того же оператора:

Мы также объединяем списки с помощью оператора плюс:

Многофункциональность знака плюс как оператора отражает общую концепцию в информатике. Возможно, вы слышали о «перегруженных операторах», когда один и тот же оператор выполняет различные операции в зависимости от типа данных операндов.

Как работают перегруженные операторы в Python? Оператор и его операнды интерпретируются как подсказка к соответствующей функции. Включается метод Dunder первого операнда, который получает остальные операнды в качестве аргументов. «Dunder» означает «двойное подчеркивание». Поэтому оператор plus соответствует методу __add__() Dunder. Объекты, реализующие метод __add__(), могут быть связаны с оператором plus. Что именно представляет собой связь, зависит от объекта.

В дополнение к методам Дандера модуль operator содержит функции, которые заключают в себе функциональность операторов Python. Например, «operator.add(a, b)» включает метод Дандера a.__add__(b), который эквивалентен выражению a + b. Мы будем перечислять операторную функцию для каждого оператора по мере возможности на протяжении всей статьи. Имя операторной функции соответствует имени соответствующего метода Дандера. Вы можете использовать эту таблицу в качестве справочника для реализации собственной операторной функции:

Операторы используют инфиксную нотацию, которая вставляет оператор между операндами, в то время как функциональный стиль использует префиксную нотацию. Обе нотации эквивалентны:

Рассмотрим пример. Мы определяем два числа и складываем их с помощью оператора, операторной функции и соответствующего метода Дандера:

Более сложные выражения также могут быть записаны с помощью оператор-функций. Комбинация операторов сложения и равенства Python в префиксной нотации приведена ниже:

Теперь мы рассмотрим одиннадцать различных классов операторов Python.

Арифметические операторы Python оперируют с числами для создания нового числа. Все они являются двоичными операторами, за исключением унарных «плюс» и «минус». Их обзор приведен ниже:

Для определения четности числа по умолчанию используется операция модуляции. Это связано с тем, что четное число, деленное на два, имеет остаток, равный нулю. Мы определяем соответствующую функцию Python с оператором modulus:

Для матричного умножения требуется пакет, такой как NumPy.

Операторы сравнения Python указывают, как два элемента могут быть упорядочены относительно друг друга. Они дают булевский результат и используются, в частности, в алгоритмах сортировки:

Логические операторы Python «и» и «или» связывают несколько операндов, следуя булевой логике. В результате оба оператора возвращают последний оцененный объект. Логический оператор Python «not» интерпретирует объект в булевом контексте и отрицает его истинностное значение:

Полезно визуализировать эффект от логических операций на таблицах истинности. Ниже показано логическое «И»:

И логическое «ИЛИ»:

Операнды булевых операторов Python ни в коем случае не ограничиваются булевыми переменными. Любой объект Python может быть интерпретирован в булевом контексте. Следующие объекты оцениваются как false в булевом контексте и называются «ложными»:

Побитовые операторы Python работают с целыми числами, которые интерпретируются как битовые последовательности. Все они являются бинарными операторами, за исключением побитового оператора «NOT»:

Битовые операторы подходят для оптимизированных математических операций. Сдвиг влево соответствует умножению на степень двойки:

Мы построили таблицу отдельных битов для иллюстрации побитовых операций «И», «ИЛИ» и «НЕ». Эти операции применяются к числу в двоичном представлении с помощью битовой маски:

Побитовый оператор «NOT» в Python инвертирует битовую последовательность. При этом каждая 1 превращается в 0 и наоборот. Кроме того, знак числа меняется на противоположный:

Операторы присваивания являются одним из основных операторов в большинстве языков программирования. Операторы присваивания в Python связывают значение с именем переменной. В дополнение к оператору присваивания существует более новый оператор «морж», который позволяет выполнять присваивание внутри выражения. Существует также несколько расширенных операторов присваивания, которые объединяют присваивание с другими операциями:

Python знает расширенные операторы присваивания для арифметических и побитовых операций. Здесь мы не будем перечислять их по отдельности. Мы просто покажем общую схему на примере расширенного присваивания конкатенации. Сначала показан код, который добавляет еще одну часть к существующей строке:

Эквивалентный пример с использованием расширенного оператора конкатенации Python «+=» дает тот же результат, но код более лаконичен и выразителен:

Оператор Python is проверяет, ссылаются ли две переменные на один и тот же объект в хранилище. Идентичность объектов отличается от равенства объектов, которое проверяется оператором сравнения Python «==». Оператор «is» в Python аналогичен оператору строгого равенства JavaScript «===». В Python также есть тест на отрицание идентичности с помощью оператора «is not»:

Давайте рассмотрим несколько примеров. Мы создаем ссылку на объект в хранилище. Позже мы создадим другую ссылку в качестве псевдонима. Оператор is возвращает true, если обе переменные указывают на один и тот же объект в хранилище:

В приведенном ниже примере мы создаем две ссылки на независимые объекты в памяти. Хотя объекты одинаковы, они различны. В этом случае оператор is возвращает false:

Условный оператор Python можно использовать вместо ключевых слов «if-else». Условный оператор часто используется для различения двух возможных значений в присваиваниях. Он также известен как троичный оператор, поскольку условный оператор объединяет условие и два выражения.

Давайте сначала рассмотрим пример с использованием оператора if-else в Python. Следующий код устанавливает градусы Цельсия или Фаренгейта в качестве единицы измерения температуры в зависимости от выбранной системы измерения:

Этот код можно упростить до одного присваивания с помощью условного оператора:

В дополнение к строкам, кортежам, спискам и словарям, Python по умолчанию поддерживает множества как составной тип данных. Для обычных операций с множествами определены перегруженные операторы:

Операторы членства Python «in» и «not in» позволяют определить, включен ли объект в коллекцию.

Операторы членства работают с итерациями и используют проверку на равенство, чтобы определить, находится ли целевой объект в коллекции:

Использование оператора «in» позволяет сэкономить на написании кода следующего вида:

Оператор конкатенации используется для объединения последовательностей одного типа. Символом оператора является знак плюс.

Давайте рассмотрим несколько примеров. Мы конкатенируем две строки, два списка и два кортежа:

Python используется как язык интернет-программирования. Оператор конкатенации можно использовать для сборки HTML-тегов:

Операторы конкатенации различаются в Python и PHP. Это связано с тем, что PHP использует точку «.» в качестве символа. Ниже показан тот же пример в PHP:

Оператор index в Python используется для извлечения определенного элемента коллекции. Оператор slice используется для извлечения подпоследовательности.

Операторы index и slice в Python возвращаются к методу __getitem__() в Dunder. Для этого используется либо числовой индекс, либо объект slice:

Оператор slice удобен тем, что позволяет извлекать подпоследовательность без использования циклов Python for-loop или Python while-loop. Это избавляет программистов от написания кода в следующем виде: