Python 运算符

1. Python 运算符总览

Python 常用运算符可以按下面几类来记：

A. 算术运算符

+  -  *  /  //  %  **  @

其中 @ 是矩阵乘法运算符，常见于 NumPy 等对象。

B. 比较（关系）运算符

==  !=  >  <  >=  <=

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（判断两个引用是否指向同一个对象）

H. 特殊运算符

:=（海象运算符，Python 3.8+）

以上覆盖日常 Python 代码中最常见的运算符。

2. 各类运算符 —— 详细解释 + 陷阱

A. 算术运算符

工程陷阱

1. 对普通 int / float 数值，/ 做真除法并返回 float；自定义数值类型可以重载 /，因此不要把“永远返回 float”理解成所有对象都成立。
2. 地板除 // 在负数下表现很容易误解：
   -3 // 2 == -2（不是 -1）

B. 比较运算符

== != > < >= <=

注意：

• == 比较值是否相等
• is 比较的是对象身份，也就是两个引用是否指向同一个对象；不要把它简单理解成“比较内存地址”

工程踩坑示例

a = []
b = []
print(a is b)   # False，不是同一个对象
print(a == b)   # True，内容相等

不要用 257 is 257 这类例子判断身份：整数、字符串等不可变对象是否被复用属于实现细节，可能受到解释器、常量折叠等影响。判断 None 时则推荐写 x is None。

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

D. 逻辑运算符

and  or  not

and / or 会返回参与运算的对象

它们不一定返回 True/False；not 则始终返回布尔值。

核心逻辑：

工程中常用于兜底和简化判断

例：

config_value = user_config or default_config

只要 user_config 是假值（如 None、False、0、""、空容器），就会返回 default_config。如果 0、空字符串等本身是合法值，就不要用 or 代替显式的 is None 判断。

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

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}

G. 身份运算符

is  is not

用于判断两个引用是否指向同一个对象，也就是对象身份是否相同。

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。

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。

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 "%"

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)

控制写入单个位时要保留同一字节中的其他位，使用读-改-写：

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

这能避免用全零字节覆盖其他位；但读-改-写本身不是原子操作，并发写入时仍需由 PLC 程序或上层逻辑协调。

位运算解析复杂状态：

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

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")

3.4 案例 4：模型预测（机器学习）

特征缺失时兜底要注意 0 可能是合法值。如果只想处理 None，可以显式判断：

temp = row.get("temp")
if temp is None:
    temp = 0

speed = row.get("speed")
if speed is None:
    speed = 1

复合赋值实现特征标准化：

x -= mean
x /= std

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。

4. Python 运算符优先级（常用简表）

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. 条件表达式 x if condition else y
16. lambda
17. :=

普通赋值 =、+= 等属于赋值语句，不放在这个表达式优先级表里。

工程经验：不要依赖优先级，必要时加括号提升可读性。