Operators¶

Introduction¶

在這個章節中，我們要來學習運算子，運算子可以讓我們對變數做運算，例如: 加法、減法、乘法、除法等等。

Arithmetic Operators¶

首先，我們來看看算術運算子，我們熟悉的四則運算就是算術運算子，他們分別是 +、-、*、/，分別代表加法、減法、乘法、除法。

x, y = 10, 3
print(x + y)
print(x - y)
print(x * y)
print(x / y)
z = x // y
print(z)
print(type(z))
print(x % y)
print(x ** y)

ouput
1 2 3 4 5 6 7 8	`13 7 30 3.3333333333333335 3 <class 'int'> 1 1000`

我相信看完輸出後，你能大致明瞭各個運算子的作用，其中想請你留意 * 乘法運算子，請你不要打成 x，以及 / 與 // 的差別，後者會將結果向下取整。還有比較特別的 % ，留意到 10 = 3 * 3 + 1，就是取餘數；而看起來最奇特的 ** ，他的作用是求冪。

我們來複習一下國小數學:

# Upper case for constant
PI = 3.14
r = 2
area = PI * (r ** 2)
perimeter = 2 * PI * r
print(f'Area: {area}, Perimeter: {perimeter}')

# Sum of 1 to 100
total = (1 + 100) * 100 // 2
print(f'The sum of 1 to 100 is {total}')

ouput
1 2	`Area: 12.56, Perimeter: 12.56 The sum of 1 to 100 is 5050`

這邊要提醒你的是，運算子之間有優先順序，當你不確定結果的時候，請善用括號。

x = 'A' + 'n' + 'i' + 'm' + 'a' + 'l' + 's'
print(x)

ouput
1	`Animals`

Martin Garrix - Animals (Official Video)

再請你留意一件事，不同類別對於運算子的作用是不同的，例如字串的 + 會將兩個字串相連，而整數的 + 則會將兩個整數相加。

Question

2 ** 3 ** 2 的結果是多少?
2 ** (3 ** 2) 的結果是多少?
(2 ** 3) ** 2 的結果是多少?

Comparison Operators¶

比較運算子的結果會是 True 或 False，這個結果我們稱為布林值。

我們來以直角三角形的性質來做一些比較運算子的練習。

a, b, c = 3, 4, 5

print(a < b)
print(a > b)
print(a <= b)
print(a >= b)
print(a ** 2 + b ** 2 == c ** 2)
print(a ** 2 + b ** 2 != c ** 2)
print((a + b) > c)

ouput
1 2 3 4 5 6	`False True False True False True`

這邊要提醒你， == 是比較運算子，而 = 是指派運算子，他們的意思是不一樣的。

最後來看一個例子:

age = 14
print(12 <= age <= 18)

x, y, z = 1, 2, 3
print(x < y < z)
print(x < y and y < z)

ouput
1 2 3	`True True True`

在Python中，我們可以將比較運算子連接起來，這樣的寫法可以讓我們的程式碼更簡潔。

Question

print(1 < 2 < 3 < 4 < 5) 會印出什麼?
print(1 < 2 < 3 < 4 > 5) 會印出什麼?

Logical Operators¶

我們繼續往下看，這邊我們要介紹邏輯運算子，他可以將多個布林值結合成一個布林值。

has_license = True
is_drunk = False
age = 18

print(f"Can I drive a car? {has_license and not is_drunk and age >= 18}")
print(not has_license)
print(not is_drunk)
print(age >= 18 or is_drunk or not has_license)

ouput
1 2 3 4	`Can I drive a car? True False True True`

這邊要提醒你的是， and 只有在所有布林值都是 True 的時候，結果才會是 True，而 or 只要有一個布林值是 True，結果就會是 True。

因此有所謂的短路求值(Short-circuit Evaluation)，當 and 的第一個布林值是 False，後面的布林值就不會被計算，因為結果一定是 False；而 or 的第一個布林值是 True，後面的布林值就不會被評估，因為結果一定是 True。

而 not 是一元運算子，他只會將布林值反轉。

Question

print(not True and False) 會印出什麼?
print(not True or False) 會印出什麼?
print(not True and not False) 會印出什麼?
print(not True or not False) 會印出什麼?

Bitwise Operators¶

在這邊我們要介紹位元運算子，他是對二進位的運算，我們可以用 bin() 來觀察二進位的結果。

a, b = 2, 3
print(f"a={bin(a)}")
print(f"b={bin(b)}")

print(a & b, bin(a & b))
print(a | b, bin(a | b))
print(a ^ b, bin(a ^ b))
print(~a, bin(~a))

print(a << 1, bin(a << 1))
print(a >> 1, bin(a >> 1))

ouput
1 2 3 4 5 6 7 8	`a=0b10 b=0b11 2 0b10 3 0b11 1 0b1 -3 -0b11 4 0b100 1 0b1`

& 是位元的 and， | 是位元的 or， ^ 是位元間的進行互斥或運算， ~ 是位元的 not， << 是位元的左移， >> 是位元的右移。

在往下之前，請你先想想我們該如何判斷一個數字是奇數還是偶數，我們可以用 % 來判斷，但是我們也可以用位元運算來判斷。

a, b = 5678, 4843
print(f"Is a even? {a % 2 == 0}")
print(f"Is b odd? {b & 1 == 1}")

ouput
1 2	`Is a even? True Is b odd? True`

Question

如何判斷一個數字是 2 的冪?
如何得到一個數字的 16 倍，但不能用 * 乘法運算子?

Assignment Operators¶

我們已經學會了一些運算子，現在我們要來學習一些指派運算子，他可以將運算結果指定給變數。

先來看看一個簡單的例子，我們可以用 += 來將變數加上某個值，這個運算子可以讓我們的程式碼更簡潔。

x = 1
x = x + 2
y = 1
y += 2
print(x, y)

ouput
1	`3 3`

再來看看其他的指派運算子。

x = 1
x += 2
print(x)
x -= 1
print(x)
x *= 3
print(x)
x //= 2
print(x)
x **= 2
print(x)
x <<= 1
print(x)

ouput
1 2 3 4 5 6	`3 2 6 3 9 18`

對了，請你別忘記 = 也是一個指派運算子。

x = y = z = 1
print(x, y, z)

ouput
1	`1 1 1`

希望這個例子可以讓你更熟悉指派運算子。

Question

有沒有 and= 這個指派運算子?
&= 這個指派運算子的作用是什麼?

Bonus: f-string for float¶

為了能讓你練習一些題目，我先在這裡介紹如何印出浮點數到指定位數。

在 Say Hello to Python - Input 中，有稍微提過，如果你完全沒印象，請你回去複習一下。

給你浮點數 x ，請你印出 x 的平方根與平方，並且只印出小數點後兩位。

x = 3.1415926
print(f"The square root of {x} is {x ** 0.5:.2f}")
print(f"The square of {x} is {x ** 2:.2f}")

ouput
1 2	`The square root of 3.1415926 is 1.77 The square of 3.1415926 is 9.87`

@EditTime : 2024-01-27 11:52

Bonus: map for input¶

再次複習 Variable and Input - Mutiple Input 中的例子，我們可以用 split() 來將輸入的字串切割成多個字串。

但是如果我們想要將這些字串轉換成整數，我們可以怎麼做呢?

a, b, c = input().split()
print(int(a) + int(b) + int(c))

input
1	`1 2 3`

ouput
1	`6`

雖然這樣寫也可以，但是如果我們想要輸入很多個數字，這樣寫就會很麻煩，這時候我們可以用 map() 來幫助我們。

a, b, c = map(int, input().split())
print(a + b + c)

input
1	`4 5 6`

ouput
1	`15`

map(function, iterable) 會將 iterable 中的每一個元素都丟進 function 中，在這裡的 iterable 是 input().split()，而 function 是 int，因此 map(int, input().split()) 會將 input().split() 中的每一個元素都轉換成整數。

你可以嘗試將使用別的函式，例如 float 或 str，但請你記得不要加上括號，因為我們只是要將函式的名稱傳進去，而不是要執行函式。

我們使用 Unpacking 的方式來將 map() 的結果指派給變數。我相信你還記得什麼是 Unpacking 吧?

如果你不太能理解，也沒關係，先學會怎麼用就好。

Practice¶

有了本章的基礎後，其實已經可以做很多題目了，我們來做一些練習題吧!

Itsa - [C_MM01-易] 計算梯型面積

Reference code

a, b, h = map(int, input().split())
area = (a + b) * h / 2
print(f"Trapezoid area:{area}")

Itsa - [C_MM02-易] 計算三角形面積

Reference code

a, b = map(int, input().split())
area = a * b / 2
print(area)

Itsa - [C_MM04-易] 計算總和、乘積、差、商和餘數

Reference code

a, b = map(int, input().split())

print(f"{a}+{b}={a + b}")
print(f"{a}*{b}={a * b}")
print(f"{a}-{b}={a - b}")
print(f"{a}/{b}={a // b}...{a % b}")

Itsa - [C_MM06-易] 英哩轉公里

Reference code

mile = int(input())
km = mile * 1.6
print(f"{km:.1f}")

Assignment¶

Itsa - [C_MM07-易] 計算平方值與立方值

Itsa - [C_MM08-易] 計算兩數和的平方值

Itsa - [C_MM10-易] 攝氏溫度轉華式溫度

Itsa - [C_MM11-易] 購票計算

Itsa - [C_MM12-易] 相遇時間計算

Itsa - [C_MM14-易] 計算時間的組合

@EditTime : 2024-01-28 22:03