Python语言基础（四）：运算符、基本输入和输出
前言：在Python的编程世界中，运算符以及基本输入和输出是构建程序的重要组成部分。熟练掌握它们，能让你更自如地编写各类Python程序。本章，我们将深入对其进行探讨，助力你的Python学习进程。
在本章中，我们将逐步揭开以下主题的神秘面纱：
-
运算符：学习Python中的算术、比较、逻辑等运算符，掌握它们在表达式中的使用规则以及优先级顺序，明白不同运算符在不同场景下该如何合理运用，以此准确构建各种所需的表达式。
- 算术运算符：包括加法（
+）、减法（-）、乘法（*）、除法（/）、整除（//）、取模（%）、幂运算（**）、正号（+x）和负号（-x）。 - 比较运算符：包括等于（
==）、不等于（!=）、大于（>）、小于（<）、大于等于（>=）和小于等于（<=）。 - 逻辑运算符：包括逻辑与（
and）、逻辑或（or）和逻辑非（not）。 - 位运算符：包括位与（
&）、位或（|）、位异或（^）、位取反（~）、左移（<<）和右移（>>）。 - 赋值运算符：包括简单的赋值（
=）和复合赋值如加法赋值（+=）、减法赋值（-=）等。 - 运算符优先级：了解不同运算符的执行顺序，如幂运算优先级高于乘法和除法。
- 算术运算符：包括加法（
-
基本输入和输出：深入了解如何借助Python的内置函数达成用户输入和屏幕输出的操作，知晓怎样让程序可以顺利地与用户展开基本的交互，使程序不再是单向运行，而是能根据用户的输入做出相应反馈。
- 输入：使用
input()函数从用户那里获取输入，该函数会暂停程序执行，直到用户输入一些内容并按下回车键。 - 输出：使用
print()函数将信息输出到屏幕，可以输出文本、变量值等。 - 格式化输出：学习如何使用字符串格式化方法（如
%操作符、str.format()方法、f-string）来控制输出格式，使输出更加清晰和易于阅读。
- 输入：使用
一、运算符
1、算术运算符
| 运算符 | 描述 | 例子 | 结果 |
|---|---|---|---|
+ |
加法 | 4 + 5 |
9 |
- |
减法 | 4 - 5 |
-1 |
* |
乘法 | 4 * 5 |
20 |
/ |
除法 | 4 / 5 |
0.8 |
// |
整除 | 4 // 5 |
0 |
% |
取模 | 4 % 5 |
4 |
** |
幂运算 | 4 ** 5 |
1024 |
+x |
正号 | +4 |
4 |
-x |
负号 | -4 |
-4 |
实例训练03 -计算学生成绩的平均分
某学员3门课程成绩：python:95分；java：96分；C语言：88分；
python = 95
java = 96
C = 88
sub = python - C
avg = (python + java + C) / 3
print("python课程和C语言课程分数之差: " + str(sub) + " 分\n")
print("3门课程的平均分: " + str(avg) + " 分")
2、赋值运算符
| 运算符 | 描述 | 例子 | 结果 |
|---|---|---|---|
= |
赋值 | x = 5 |
x 现在是 5 |
+= |
加法赋值 | x += 5 |
x 现在是 10 (x = x + 5) |
-= |
减法赋值 | x -= 5 |
x 现在是 5 (x = x - 5) |
*= |
乘法赋值 | x *= 5 |
x 现在是 25 (x = x * 5) |
/= |
除法赋值 | x /= 5 |
x 现在是 1.0 (x = x / 5) |
//= |
整除赋值 | x //= 5 |
x 现在是 0 (x = x // 5) |
%= |
取模赋值 | x %= 5 |
x 现在是 4 (x = x % 5) |
**= |
幂运算赋值 | x **= 5 |
x 现在是 1024 (x = x ** 5) |
3、比较运算符
比较运算符也叫“关系运算”，用于对变量和表达式的结果进行大小、真假等比较，如果比较结果为真，则返回True，如果为假，则返回`False。一般比较运算符通常用在条件语句中作为判断的依据。
| 运算符 | 描述 | 例子 | 结果 |
|---|---|---|---|
== |
等于 | 4 == 5 |
False |
!= |
不等于 | 4 != 5 |
True |
> |
大于 | 4 > 5 |
False |
< |
小于 | 4 < 5 |
True |
>= |
大于等于 | 4 >= 5 |
False |
<= |
小于等于 | 4 <= 5 |
True |
实例训练04 -使用比较运算符比较大小关系
python = 95 #定义变量，存储Python课程的分数
java = 92 #定义变量，存储java课程的分数
C= 89 #定义变量，存储C语言课程的分数
print("python = " + str(python) + " java = " + str(java) + " C = " +str(C) + "\n") #输出3个变量的值
print("python < java的结果： " + str(python < java)) #小于操作
print("python > java的结果： " + str(python > java)) #大于操作
print("python == java的结果： " + str(python == java)) #等于操作
print("python != java的结果： " + str(python != java)) #不等于操作
print("python <= java的结果： " + str(python <= java)) #小于或等于操作
print("python >= C的结果： " + str(python >= C)) #大于或等于操作
4、逻辑运算符
| 运算符 | 描述 | 例子 | 结果 | 结合方向 |
|---|---|---|---|---|
and |
逻辑与 | True and False |
False | 从左到右 |
or |
逻辑或 | True or False |
True | 从左到右 |
not |
逻辑非 | not True |
False | 从右到左 |
5、逻辑运算结果表
① 逻辑与（and）
| 表达式1 | 表达式2 | 表达式1 and 表达式2 |
|---|---|---|
True |
True |
True |
True |
False |
False |
False |
True |
False |
False |
False |
False |
② 逻辑或（or）
| 表达式1 | 表达式2 | 表达式1 or 表达式2 |
|---|---|---|
True |
True |
True |
True |
False |
True |
False |
True |
True |
False |
False |
False |
③ 逻辑非（not）
| 表达式1 | not 表达式1 |
|---|---|
True |
False |
False |
True |
实例训练05 -参加手机店的打折活动
print("\n手机店正在打折，活动进行中......") #输出提示信息
strweek = input("请输入星期: ") #输入具体星期几
intTime = int(input("请输入参与时间(范围: 0~23) : ")) #输入时间
#判断是否满足活动参与条件
if (strweek == "星期三" and (intTime >= 10 and intTime <= 11)) or (strweek == "星期五" and (intTime >= 14 and intTime <=15)):
print("恭喜您，获得了折扣活动参与资格！") #输出提示信息
else:
print("对不起，您来晚一步，期待下次活动开始......") #输出提示信息
6、位运算符
| 运算符 | 描述 | 例子 | 结果 |
|---|---|---|---|
& |
位与 | 4 & 5 (二进制 100 & 101) |
4 |
| ` | ` | 位或 | `4 |
^ |
位异或 | 4 ^ 5 (二进制 100 ^ 101) |
3 |
~ |
位取反 | ~4 (二进制 ~100) |
-5 |
<< |
左移 | 4 << 2 (二进制 100 << 2) |
16 |
>> |
右移 | 4 >> 2 (二进制 100 >> 2) |
1 |
7、运算符优先级表
Python 中运算符的优先级如下（从高到低）：
**(幂运算)~,+x,-x(位取反和正负号)*,/,//,%(乘法、除法、整除、取模)+,-(加法、减法)<<,>>(左移、右移)&(位与)^(位异或)|(位或)==,!=,<,>,<=,>=(比较运算符)is,is not(身份运算符)in,not in(成员运算符)not,or,and(逻辑运算符)=,+=,-=,*=,/=,//=,%=,**=,<<=,>>=,&=,^=,|=(赋值运算符)
请注意，实际编程时，为了提高代码的可读性，建议使用括号来明确指定运算的顺序。
二、基本输入和输出
在Python中，基本的输入和输出是程序与用户进行交互的基础。以下是Python中实现基本输入和输出的方法：
1、基本输入
在Python中，input() 函数用于获取用户输入。当input()函数被调用时，程序会暂停执行，等待用户在控制台输入文本并按下回车键。用户输入的内容将作为字符串返回。
# 获取用户输入
user_input = input("请输入一些内容: ")
print("您输入的内容是: " + user_input)
在这个例子中，程序会打印出 "请输入一些内容：" 并等待用户输入。用户输入的文本在按下回车键后会被赋值给变量 user_input，然后程序会继续执行并打印出用户输入的内容。
2、基本输出
在Python中，print() 函数用于将信息输出到控制台。print() 函数可以接受一个或多个参数，并将它们转换为字符串后输出。
# 输出字符串
print("Hello, World!")
# 输出多个参数
name = "Alice"
age = 30
print("姓名:", name, "年龄:", age)
在这个例子中，程序会输出 "Hello, World!" 以及 "姓名: Alice 年龄: 30"。
3、格式化输出
Python提供了多种方式来格式化输出，使输出的文本更加清晰和易于阅读。
-
百分号格式化（
%）：name = "Bob" age = 25 print("%s 是 %d 岁。" % (name, age)) -
str.format()方法：name = "Alice" age = 30 print("{} 是 {} 岁。".format(name, age)) -
f-string（格式化字符串字面量，Python 3.6+）：
name = "Charlie" age = 35 print(f"{name} 是 {age} 岁。")
f-string是最新的字符串格式化方法，它提供了一种简洁且易读的方式来嵌入表达式到字符串字面量中。
4、错误处理
在进行输入操作时，有时需要处理用户输入的非法数据。例如，如果期望用户输入一个数字，但用户输入了非数字的字符串，可以尝试使用try-except块来捕获ValueError异常。
try:
number = int(input("请输入一个数字: "))
print("您输入的数字是:", number)
except ValueError:
print("错误：请输入一个有效的数字。")
在这个例子中，如果用户输入的不是数字，程序会捕获ValueError异常，并打印出错误信息。
通过这些基本的输入和输出操作，Python程序能够与用户进行交互，获取必要的输入数据，并提供反馈信息。
