Python 运算符

1. Python 运算符总览

Python 的运算符完整分类如下（官方语法级别）：

A. 算术运算符

+  -  *  /  //  %  **

B. 比较（关系）运算符

==  !=  >  <  >=  <=  is  is not

C. 赋值运算符

=  +=  -=  *=  /=  //=  %=  **=  &=  |=  ^=  >>=  <<=

D. 逻辑运算符

and  or  not

E. 位运算符

&  |  ^  ~  <<  >>

F. 成员运算符

in  not in

G. 身份运算符

is is not（对比对象是否同一块内存）

H. 特殊运算符

:=（海象运算符，Python 3.8+）

至此为全量列表。

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2. 各类运算符 —— 详细解释 + 陷阱

A. 算术运算符

运算符	含义
+	加法 / 拼接 (str, list)
-	减法
*	乘法 / 重复（str * 3）
/	真除法（永远返回 float）
//	地板除（向下取整）
%	取模
**	幂

工程陷阱

1. / 永远返回 float
2. 地板除 // 在负数下表现很容易误解：
   -3 // 2 == -2（不是 -1）

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B. 比较运算符

== != > < >= <= is is not

注意：

• == 比较值是否相等
• is 比较内存地址是否相同（对象身份）

工程踩坑示例

a = 257
b = 257
print(a is b)   # False
print(a == b)   # True

因为 Python 对小整数 [-5, 256] 做了缓存。

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C. 赋值运算符

包括复合赋值：

a += 1
a -= 1
a *= 2
a //= 2
a %= 7
a **= 3

复合赋值对可变对象会直接修改原对象：

lst = [1,2]
a = lst
a += [3]
print(lst)     # [1,2,3]，被修改

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D. 逻辑运算符

and  or  not

Python 逻辑运算返回“最后一个被处理的值”

不是返回 True/False。

核心逻辑：

表达式	结果
A and B	若 A 为真 → 返回 B；若 A 为假 → 返回 A
A or B	若 A 为真 → 返回 A；若 A 为假 → 返回 B

工程中非常重要：用于空值兜底、简化判断。

例：

config_value = user_config or default_config

如果 user_config 是空 / None，则返回 default_config。

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E. 位运算符

& | ^ ~ << >>

工业控制、协议解析极为常用（PLC、Modbus、CAN）。

示例：

status = 0b101101
alarm = status & 0b001000   # 掩码检测第三位

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F. 成员运算符

in  not in

对字符串、列表、字典键等检查成员：

"a" in ["a","b"]
"age" in {"age":18}

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G. 身份运算符

is  is not

用于判断对象是否完全相同（内存地址一致）。

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H. 海象运算符（Python 3.8+）

: = 在表达式内部执行赋值。

if (n := len(data)) > 0:
    print("长度：", n)

工程上用于节约重复计算。

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3. 工程案例教程（重点）

下面给你多行业常用运算符的工程级用法。

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3.1 案例 1：SQL 拼接（避免注入 + or 的使用逻辑）

错误写法（容易 SQL 注入）：

sql = f"SELECT * FROM user WHERE name='{name}'"

正确写法：

cursor.execute("SELECT * FROM user WHERE age > %s AND is_active = %s",
               (age, True))

or 逻辑在 SQL 拼接场景中的正确用法

用户输入可能为空，用 or 做兜底：

name = input_name or "%"

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3.2 案例 2：PLC 数据控制（位运算 + 逻辑运算）

读取设备状态：

status = plc.read_area(...)

# status 是字节数组
run_flag = get_bool(status, 0, 1)  # 第二位
err_flag = get_bool(status, 0, 2)

控制写入：

data = bytearray(1)
set_bool(data, 0, 1, True)
plc.write_area(..., data)

位运算解析复杂状态：

mask = 0b001100
alarm = (status_byte & mask) != 0

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3.3 案例 3：数据上下限校验（比较运算符 + 逻辑）

你的典型工程代码：

low, high = 0.0, 200.0
if not (low <= value <= high):
    print("超限")

逻辑运算符常用于构造可读性强的判断：

if value < low or value > high:
    raise ValueError("越界")

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3.4 案例 4：模型预测（机器学习）

特征缺失时自动兜底：

temp = row.get("temp") or 0
speed = row.get("speed") or 1

复合赋值实现特征标准化：

x -= mean
x /= std

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3.5 案例 5：区块链 / 哈希

低层字节数组计算非常依赖位运算：

def xor_bytes(a, b):
    return bytes(x ^ y for x, y in zip(a, b))

Block nonce 搜索：乘法、加法、复合运算大量使用。

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4. Python 运算符优先级（完整表）

从高到低：

1. ()
2. x[index] x() x.attr
3. **
4. +x -x ~x
5. * / // %
6. + -
7. << >>
8. &
9. ^
10. |
11. == != > < >= <= is is not in not in
12. not
13. and
14. or
15. :=
16. = += -= ...

工程经验：不要依赖优先级，必要时加括号提升可读性。