Python教程:第19篇 逻辑运算符

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Python教程:第19篇 逻辑运算符,第1张

我们在高一时学习过命题的逻辑运算:与、或、非,在计算机科学中,其运算规则也是类似的(基本原理相同,但操作数与返回结果有所不同),Python也不例外。

在Python中,与用and、或用or、非用not表示。逻辑运算符一般用于操作返回值为bool类型的表达式,以表达式的值True(真)和False(假)为例。其运算规则总览如下:

需要特别注意的是,在Python中,虽然逻辑运算符的操作数一般是运算结果为逻辑值的表达式,但也可以是运算结果为数值、字符串、元组、列表、集合、字典等类型的表达式。返回值也不一定是逻辑(bool)类型。而有些教程错误地称只能操作bool类型的表达式以及始终返回bool类型。

我们可以用两个not查看某种数据等价的逻辑值,下面是一些常见数据类型的等价规则:

一、数值除了0视为False,其余数值(包括小数、负数、复数)均视为True:

二、字符串除了空字符串视为False外,其余均视为True(包括空格、制表、换行、回车等空白符,也包括字符串'False'):

三、对于元组、列表、集合、字典也是如此,空的视为False,非空的均视为True,即使其中只有一个值为False或0的数据:

有一种情况容易产生误解,就是使用小括号将False包围起来,这其实也是表示bool值,而不是元组,元组是使用小括号包围的数据列表,但是如果只有一个成员,数据后面要加一个逗号,正如上述示例中所示那样,下面的示例显示了小括号包围的False的数据类型:

四、对于一个类也是如此,非空类视为True(注:无法创建什么都不包含的空类):

五、None视为False:

总结一下就是: 数值0、空字符串、空元组、空列表、空集合、空字典以及None,均视为逻辑值False,其余均视为True。

需要注意的是,逻辑运算符的返回值不一定是bool类型。

了解了非bool类型的操作数等价的逻辑值之后,还需要了解逻辑运算符的完全运算规则,才能得知具体会返回什么值。

and为逻辑与(也称逻辑且),其使用语法如下:

表达式A and 表达式B

其中操作数表达式A和表达式B一般均为逻辑值。但也可以是数值、字符串、元组、列表、集合、字典、对象等类型。

其运算通用规则为: 如果 表达式A 的运算结果等价于False,返回其运算结果,不再计算表达式B。否则返回 表达式B 的运算结果。

对于最常用的两个操作数均为逻辑值的情况,只有当两个操作数均为True的情况下为True,其余情况均为False,以下是所有四种可能情况的运行示例:

其中两个操作数也都可以是非逻辑值。

当第1个操作数结果等价于False时,比如False、0、None、空字符串、空元组、空列表、空集合、空字典等,整个逻辑表达式返回第1个操作数,注意,返回的是操作数的原始值,而不是等价值False,下面是运行示例(None表示什么也没有,所以没有输出。set()返回空集合):

当第1个操作数等价于True时(非数值0、非空字符串等都等价于True),则不管第2个表达式的返回值是什么,都将返回第2个值,当然这时第2个表达式不能有语法错误:

or为逻辑或,其使用格式如下:

表达式A or 表达式B

其中操作数表达式A和表达式B与and中的操作数含义相同。

其运算通用规则为: 如果 表达式A 的运算结果等价于True,返回其运算结果,不再计算表达式B。否则返回 表达式B 的运算结果。 其与and的区别在于,or当表达式A为True则返回表达式A,and当其为False时返回表达式A。

以上面and的示例为模板,可以看到,or与and的返回值正好相反。

与and类似,当表达式A相当于True时,表达式B也不会计算:

下面是常见的两个操作数均为逻辑值的情况,or运算符的四种可能情况的运行示例(除非两个值都是False时返回False,其余情况返回True):

not为逻辑非,其使用格式如下:

not 表达式

其运算规则为: 当 表达式 的运算结果为False、0、None、空字符串、空元组、空列表、空集合、空字典时,返回True。其余情况均返回False。

下面是一些不同数据类型的运算示例:

与and和or不同的是,not的返回值始终是bool类型,即只有True和False两种可能的取值。

所以,可以使用not not 表达式来查看一个非逻辑值是等价True还是False,正如上文非逻辑操作数等价的逻辑值中所示的那样。

当然,not最常用的用法还是逆转逻辑值,下面是两种可能情况的运行示例:

逻辑运算符优先级not>and>or。

下面的示例证明and先于or运算:

下面的示例证明not先于or运算:

下面的示例证明not先于and运算:

另外,所有的逻辑运算符都比元组逗号分隔符的优先级要高,以and为例,比如下面是一个元组:

下面的例子中:

先计算了3 and 4,然后再组合成了元组,相当于:

而不是:

not与or的优先级也比其要高,下面是示例:

所以虽然元组有时可以省略小括号,但在与逻辑运算符运算时,元组请始终使用小括号。

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逻辑运算符用于组合多个条件测试语句。假设“我今年18岁”和“我身高2米”这两个语句,前一个语句是真的,后一个语句是假的,因此,“我今年18岁,并且我身高2米”这个语句是假的。其中,“并且”可以认为是逻辑运算符。Python中有三种逻辑运算符,分别是and、or和not。

一、逻辑运算符and

在某些场景下,需要同时检查两个甚至更多的条件。假设某运动队招收运动员的要求是年龄不得低于14周岁,同时身体健康,使用逻辑运算符and来判断是否符合要求:

使用逻辑运算符and连接的两个布尔表达式的值必须都为True,返回值才为True如果其中一个布尔表达式的值为False或两个布尔表达式的值都为False,那么返回值为False。假设另一个报名的运动员今年13岁,身体健康,那么他不符合要求:

“符合条件”并不会被打印出来。

同样,如果年龄和健康都不符合要求,也不会打印“符合条件”:

二、逻辑运算符or

逻辑运算符or也可以同时检查两个甚至更多的条件,与and不同的是,只要其中一个布尔表达式的值为True,返回值就为True。假设某一项考试分两场,均为60分及格,只要有一场及格,考试就算通过,使用逻辑运算符or来判断是否通过考试:

使用逻辑运算符or连接的两个布尔表达式的值必须都为False,返回值才为False。假设另一个人第一场考试得了59分,第二场考试得了58分,那么他没有通过考试:

三、逻辑运算符not

逻辑运算符not用于对一个布尔表达式取反,即原本返回值为True的表达式,使用not运算符后则返回False而原本返回值为False的表达式,使用not运算符后则返回True。假设某个游乐园区要求年龄不低于18岁的游客才能进入,使用逻辑运算符not来判断是否可以进入:

逻辑运算符不仅可以单独使用,也可以混合使用。假设为了鼓励小明好好学习,他的家中设置了家庭奖学金,如果每次考试小明的数学成绩达到95分并且语文成绩达到85分,或者数学成绩达到85分并且语文成绩达到90分,那么可以获得家庭奖学金:

在布尔表达式“(math >= 95 and chinese >85) or (math >= 85 and chinese >90)”中,使用or运算符连接的两个布尔表达式“math >= 95 and chinese >85”和“math >= 85 and chinese >90”只要有一个值为True,返回值就为True。而对于布尔表达式“math >= 95 and chinese >85”和“math >= 85 and chinese >90”,都是使用and运算符连接的,故and运算符连接的两个布尔表达式的值必须都为True,返回值才为True。小明的数学成绩是98分,语文成绩是88分,布尔表达式“math >= 95 and chinese >85”的值为True,“math >= 85 and chinese >90”的值为False,因此,整个布尔表达式的值为True,打印“小明获得家庭奖学金!”。

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