Python 运算符与表达式

Python 算术、比较、逻辑与身份运算符规则；真值测试、短路求值、链式比较，以及表达式在业务分支中的可靠用法。

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[!info] related notes

所属 MOC：语言基础 · 学习路线

前置概念：基本类型

后续概念：流程控制

相关：None 与真值

Python 运算符与表达式

这个概念为什么出现

控制流、推导式、断言与数据清洗都建立在表达式上。若不清楚：

/ 与 // 的差别
and/or 返回操作数本身
链式比较 a < b < c
is 与 ==

就会在价格计算、权限判断与空值处理里埋雷。

[!abstract] 一句话理解 Python 表达式按优先级与结合性求值；逻辑运算短路并返回操作数，比较可链式书写，身份与相等必须分开。

最小可运行示例

先把示例放进业务场景，再看代码：

场景：电商结算计算应付金额与权限门闩

结算服务需要：

用整数分做金额，避免 float
会员折扣与满减的条件组合
权限：既要登录又要未冻结

# checkout_expressions.py
# 业务意图：用清晰表达式计算应付分，并判断是否可下单。
# 教学点：
# - // 与 % 用于整数分；
# - and/or 短路；
# - 链式比较让区间判断更可读。

def payable_cents(price_cents: int, vip: bool, coupon_off: int) -> int:
    # 会员 9 折；再减优惠券；最低 0 分。
    base = price_cents * 90 // 100 if vip else price_cents
    after_coupon = base - coupon_off
    return after_coupon if after_coupon > 0 else 0


def can_place_order(logged_in: bool, frozen: bool, age: int) -> bool:
    # 必须登录、未冻结，且年龄在 18..120（链式比较）。
    return logged_in and (not frozen) and (18 <= age <= 120)


def first_nonempty(*labels: str) -> str:
    # or 返回第一个真值操作数，常用于默认展示名。
    result = ""
    for label in labels:
        result = result or label
    return result or "anonymous"


def main() -> None:
    print("payable:", payable_cents(1000, True, 50))
    print("can order:", can_place_order(True, False, 20))
    print("display:", first_nonempty("", "", "alice"))
    print("div:", 5 / 2, "floor:", 5 // 2, "mod:", 5 % 2)


if __name__ == "__main__":
    main()

建议运行：

python checkout_expressions.py

期望输出：

payable: 850
can order: True
display: alice
div: 2.5 floor: 2 mod: 1

结合场景再看三个关注点

本例假定价格/优惠券是已校验的非负整分，会员折扣向下取整到分；这是明确的舍入选择，不等同于四舍五入或所有计价规则。
and/or 不只返回布尔，可能返回操作数——赋值时要小心类型。
链式比较的中间表达式只求值一次；前一比较为假就不再求值后一项，不能在含副作用时直接改写成重复访问中间表达式。

核心概念与准确模型

常用类别

类别	例子	备注
算术	`+ - * / // % **`	`/` 真除；`//` 向下取整除
比较	`== != < <= > >=`	可链式
逻辑	`and or not`	短路；`and`/`or` 返回操作数
身份	`is is not`	比身份
成员	`in not in`	容器/串
位运算	`& \| ^ << >> ~`	整数位操作

短路

a and b：a 为假则返回 a，否则返回 b
a or b：a 为真则返回 a，否则返回 b

海象运算符（了解）

:= 在表达式内赋值（3.8+），适合 while (line := f.readline()) 一类，避免滥用降可读性。

边界情况与反直觉行为

对整数，// 向负无穷取整，(-5) // 2 == -3；非零余数与除数同号，并满足 a == (a // b) * b + a % b。
浮点精确相等并非一律无效；对有数值误差的近似结果，按领域容差用 math.isclose，接近零时尤其要考虑 abs_tol。
混合类型比较：在 3.x 中任意对象乱序比较可能直接 TypeError。

常见误区

[!warning] 常见误区：把 and/or 当一定返回 bool 错误理解：结果类型总是 True/False。
正确模型：返回决定结果的那个操作数；需要布尔时用 bool() 或直接用于 if。

工程实践

复杂条件拆成命名布尔变量。
权限判断显式写 not frozen，避免双重否定嵌套。
金额、库存用整数运算路径单测钉死。

本节总结

表达式是控制流的燃料。先掌握算术边界、短路与身份/相等，再写分支与循环会稳很多。

自测题

0 or "default" 的值是什么？
a < b < c 在 b 有副作用的属性访问时如何求值？

参考答案

"default"（0 为假，返回后者）。
先求值 a 与 b 并比较；为真时才求值 c，再用已得到的 b 比较。b 只求值一次；直接展开为两个属性访问可能改变副作用。

延伸阅读与资料来源

资料	类型	支撑内容
Expressions reference	规范	运算符与求值
stdtypes – boolean ops	文档	and/or 语义