Python中的三元运算符是什么？在哪些场景下可以用？又有啥要注意的？

编程语言中都有：一元运算符、二元运算符及三元运算符，Python也不例外，那它们到底是啥？本着时刻保持好奇心，打破砂锅问到底的精神，我们先来了解下字面中的 “元” 是啥意思😄。

“元”的含义

• 数学中的“元”：指的是方程中未知数（独立变量）。例如，一元二次方程 x2-2x+1=0 有一个未知数（独立变量） x ，二元一次方程 2x+3y=6 有两个未知数（独立变量） x 和 y 。

• 编程语言中的“元”：指的是参与运算的 操作数 的数量。例如，一元运算符有一个操作数，二元运算符有两个操作数，三元运算符有三个操作数。

为啥叫“元”呢？

“元”这个词源自古汉语，意为“根本”、“基础”。如以下词语：

• 元始 - 指开始、最初的时候，也暗含基础之意。
• 元素 - 原指构成物质的基本成分，也泛指构成事物的基本要素。
• 元凶 - 指罪魁祸首，罪恶的根本。

在数学和计算机科学中，它用来表示构成某种结构的基本单元或独立部分。无论是数学中的变量还是编程语言中的操作数，都是构成相应方程或表达式的基本元素。

好啦，明白了“元”的含义，我们来看下Python中的“一元运算符”、“二元运算符”、“三元运算符”都有些啥。

一元运算符

在Python中，一元运算符是一类只作用于 一个操作数 的运算符。这类运算符主要用于数值类型和字符串类型的操作。以下是Python中常见的几种一元运算符：

1. 正号 (+): 在Python中，对正数或负数使用正号运算符实际上都不会改变数值，所以通常不显式使用而是直接省略。例如：

a = -5b = +a       # b 还是 -5print(a, b)  # 输出：-5 -5

2. 负号 (-): 表示取相反数。对于正数，使用负号运算符会将其转换为负数；对于负数，使用负号运算符则会将其转换回正数。例如：

a = -5b = -aprint(b)  # 输出：5

3. 逻辑非 (not): 用于布尔值的取反操作。如果布尔值为True，逻辑非运算将其转换为False；如果布尔值为False，逻辑非运算则将其转换为True。例如：

a = Falseb = not aprint(a, b)  # 输出：False True

4. 按位取反 (~): 这是一个位运算符，用于按位取反操作。它对整数进行二进制补码操作，相当于计算该数的补码后再取反。例如：

a = 5b = ~a # b为-6print(bin(b))  # 输出：'-6' 的二进制表示 '-0b110'

稍微解释下：上例中，a的8位二进制为 00000101，对a的每一位取反后得到 11111010 ，Python中，整数默认是带符号的，使用的是补码表示法，最高位（最左边的位）是符号位：0表示正数，1表示负数。二进制数 11111010 被解释为一个负数。为了找出这个负数的绝对值，我们需要先得到它的补码，然后再将其转换为十进制数。获取补码的步骤是先取反（除了最高位之外的所有位）: 00000101 ，然后再加1得到: 00000110 。在十进制中，这是数字6，又由于原始的二进制数是以1开头的，这意味着它是一个负数，因此b的结果是 -6。

二元运算符

Python中的二元运算符就很多了，它指的是需要 两个操作数 来进行计算的运算符。以下是一些常见的二元运算符：

1. 算术运算符:

• 加法 (+): 示例：a + b
• 减法 (-): 示例：a - b
• 乘法 (*): 示例：a * b
• 除法 (/): 示例：a / b
• 除以得到整数部分 (//): 示例：a // b
• 模运算（求余数）(%): 示例：a % b
• 幂运算 (**): 示例：a ** b

2. 比较运算符:

• 等于 (==): 示例：a == b
• 不等于 (!=): 示例：a != b
• 大于 (>): 示例：a > b
• 小于 (<): 示例：a < b
• 大于等于 (>=): 示例：a >= b
• 小于等于 (<=): 示例：a <= b

3. 逻辑运算符:

• 与 (and): 示例：a and b
• 或 (or): 示例：a or b

4. 赋值运算符:

• 简单赋值 (=): 示例：a = b
• 相加赋值 (+=): 示例：a += b
• 相减赋值 (-=): 示例：a -= b
• 相乘赋值 (*=): 示例：a *= b
• 相除赋值 (/=): 示例：a /= b
• 取模赋值 (%=): 示例：a %= b
• 幂赋值 (**=): 示例：a **= b

5. 位运算符：

• 按位与（&）：例如，3 & 2。
• 按位或（|）：例如，3 | 2。
• 按位异或（^）：例如，3 ^ 2。
• 按位左移（<<）：例如，3 << 1。
• 按位右移（>>）：例如，3 >> 1。

位运算符赋值也可以算，如：

• 位左移 (<<=): 示例：a <<= b
• 位右移 (>>=): 示例：a >>= b

三元运算符

❓ 先来看一道二级真题：

关于Python二分支精简结构的表示，正确的选项是(  )。(#168865)

A. 条件 if 表达式1 else 表达式2

B. 表达式1 if 表达式2 else 条件

C. 表达式1 if 条件 else 表达式2

D. 表达式1 if 条件:表达式2 else

参考答案：C

解析：

在Python语言中，二分支结构由 if 和 else 组成，其精简模式也是采用 if 和 else 两个保留字组成，是目前Python中唯一的一个 三元运算符 (ternary operator)。

🧩 语法结构如下：

sth_if_true if condition else sth_if_false

其中三个操作数，即“元”分别如下：

• condition：这是一个布尔表达式，如果其值为True，则返回左边 sth_if_true 的值；如果其值为False，则返回右边的 sth_if_false 的值。
• sth_if_true：当condition为True时返回的值。
• sth_if_false：当condition为False时返回的值。

记忆方法：

先把条件写在中间，然后在条件的左边写上 if ，右边写上 else ，然后，条件满足时往左走，条件不满足时往右走。

📊 三元运算符的示例：

假设我们要比较两个数中的较大者，使用传统的 if-else 二分支语句可以这样写：

a, b = 10, 20if a > b:     max_value = a else:     max_value = b

使用三元运算符可以将其简化为如下代码：

a, b = 10, 20max_value = a if a>b else b

三元运算符也可以嵌套起来用，如计算3个数中的最大值可以写成如下的代码：

x = 10y = 20z = 30max_value = x if x > y else (y if y > z else z)

👍 三元运算符的优点：

• 简洁性： 三元运算符可以使代码更加简洁，特别是在需要进行简单的条件判断时。
• 可读性： 在某些情况下，三元运算符可以使代码更易于阅读和理解。

🏭 三元运算符的使用场景：

1. 简化代码：当需要对某个条件进行判断后执行不同的操作时，使用三元运算符可以减少代码行数，使代码看起来更加简洁。例如，在打印变量时，可以根据变量是否为 None 来决定是否打印。

x = Noneprint(x or "x is None")  # 输出 "x is None"

2. 选择性赋值：在某些情况下，可以根据条件动态地为一个变量赋值。这在处理数据时非常有用，尤其是在数据清洗或者处理缺失值时。

# 假设我们有一个包含缺失值的数据集data = [10, None, 20, None, 30]
# 使用三元运算符来处理缺失值，如果数据为None则替换为0，否则保留原值cleaned_data = [x if x is not None else -1 for x in data]

3. 逻辑判断：用于快速进行逻辑判断并返回结果。这在编写函数或算法时经常用到，特别是在需要根据特定条件执行不同逻辑分支的情况下。

result = 'Pass' if score >= 60 else 'Fail'

4. 字典查找：在字典中查找键对应的值时，可以使用三元运算符来处理不存在的情况。

value = data['key'] if 'key' in data else 'default_value'

5. 性能优化：在某些性能敏感的应用场景中，使用三元运算符可能比传统的 if-else 结构更快，因为它们通常被编译器优化为更高效的代码。

⚠️ 注意事项：

• 可读性和可维护性：

虽然三元运算符非常简洁，但在复杂的逻辑判断中，过度使用反而会降低代码的可读性。因此，在实际编程时，应权衡简洁性、可读性可维护性，根据具体需求来合理使用三元运算符。对于复杂的条件判断，建议使用传统的 if-else 语句，以保持代码的清晰和易于维护。

• 短路行为：

在三元运算符中，如果 condition 为真，则不会计算 value_if_false 部分；反之亦然。这与逻辑运算符中 and 和 not 的短路行为类似。