Введение в операторы Python

Операторы — это символы и ключевые слова, которые указывают Python, какое действие выполнить над одним или несколькими значениями. Каждое осмысленное выражение Python — от x + 1 до if age >= 18 — опирается как минимум на один оператор. Python делит операторы на семь категорий: арифметические, сравнения, присваивания, логические, тождества, принадлежности и побитовые. В этой главе рассматривается каждая категория, показывается, когда её применять, и подчёркиваются распространённые подводные камни.

Арифметические операторы

Арифметические операторы выполняют математические вычисления. Python предоставляет семь из них:

Два оператора заслуживают особого внимания:

• / всегда возвращает float в Python 3, даже при делении двух целых чисел (4 / 2 возвращает 2.0, а не 2).
• // (целочисленное деление) округляет результат в сторону минус бесконечности, а не к нулю. Поэтому -7 // 2 равно -4, а не -3.

Типичное применение: проверка чётности

Оператор остатка от деления (%) — стандартный способ проверки делимости:

number = 42
if number % 2 == 0:
    print("even")
else:
    print("odd")
# Output: even

Операторы сравнения

Операторы сравнения сравнивают два значения и всегда возвращают True или False. Они используются в условиях, циклах while и везде, где нужен логический результат.

Цепочки сравнений

Python позволяет объединять несколько сравнений в одном выражении, что читается естественнее, чем в большинстве других языков:

x = 7
print(1 < x < 10)   # True  — equivalent to (1 < x) and (x < 10)
print(0 < x < 5)    # False

Подводный камень: == и =

= — это оператор присваивания; == проверяет равенство. Использование = внутри условия приводит к SyntaxError в Python (в отличие от некоторых других языков, где это молча выполняет присваивание).

Операторы присваивания

Операторы присваивания сохраняют значения в переменных. Составные формы (+=, -=, …) объединяют арифметическую или побитовую операцию с присваиванием, делая код более лаконичным.

Оператор «морж» := (Python 3.8+)

Оператор «морж» присваивает значение внутри выражения. Он полезен, когда нужно одновременно вычислить и сохранить результат, не записывая выражение дважды:

numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

# Without walrus: compute length twice
if len(numbers) > 5:
    print(f"Long list: {len(numbers)} items")

# With walrus: assign once, use in condition and body
if (n := len(numbers)) > 5:
    print(f"Long list: {n} items")
# Output: Long list: 10 items

Логические операторы

Логические операторы объединяют или инвертируют логические выражения. Python использует английские ключевые слова вместо символов (&&, ||, !).

Ленивые вычисления

Python вычисляет and и or лениво (слева направо) и останавливается, как только результат определён:

• False and <anything> — правая часть никогда не вычисляется.
• True or <anything> — правая часть никогда не вычисляется.

Это важно, когда правая часть имеет побочный эффект или может вызвать ошибку:

user_input = ""
name = user_input or "Anonymous"
print(name)   # Anonymous  (empty string is falsy, so "Anonymous" is returned)

Истинные и ложные значения

Логические операторы работают с любыми значениями, а не только с True/False. Python считает 0, "", None, [], {} и () ложными; всё остальное — истинным.

Полный список ложных значений по типам смотрите в главе Типы данных Python.

Операторы тождества

Операторы тождества проверяют, указывают ли две переменные на один и тот же объект в памяти, а не просто содержат ли они равные значения.

Когда использовать is вместо ==

Используйте is только тогда, когда намеренно хотите проверить тождество объектов — чаще всего при сравнении с синглтонами:

value = None
if value is None:       # correct idiom
    print("No value provided")

# Never do: if value == None — works but is considered bad style

Python кэширует маленькие целые числа (обычно от -5 до 256) и интернированные строки, поэтому a is b может возвращать True для двух независимо созданных маленьких целых чисел. Никогда не полагайтесь на это поведение для целых чисел или строк — используйте == для проверки равенства значений.

Операторы принадлежности

Операторы принадлежности проверяют, существует ли значение внутри последовательности (списка, кортежа, строки, множества или словаря).

Замечание о производительности

Для списков и кортежей in проверяет каждый элемент последовательно (O(n)). Для множеств и ключей словарей in использует хеш-таблицу и выполняется за постоянное время (O(1)). Предпочитайте set, когда нужно многократно проверять принадлежность в большой коллекции.

Побитовые операторы

Побитовые операторы работают с двоичным представлением целых чисел, манипулируя отдельными битами.

Зачем нужны побитовые операторы

В большинстве повседневного кода на Python побитовые операторы используются редко, однако они часто встречаются в:

• Флагах и разрешениях — объединение битовых масок для представления нескольких параметров в одном целом числе.
• Криптографии и хешировании — XOR является базовым строительным блоком.
• Эффективных вычислениях — n << 1 быстрее, чем n * 2, в критических по производительности циклах.
• Работе с бинарными протоколами — разбор сетевых пакетов или заголовков файлов.

Приоритет операторов

Когда выражение содержит несколько операторов, Python вычисляет их в фиксированном порядке (наивысший приоритет — первым):

# Multiplication before addition (standard math rules apply)
print(2 + 3 * 4)      # 14, not 20

# Use parentheses to override
print((2 + 3) * 4)    # 20

# ** is right-associative: 2 ** 3 ** 2 = 2 ** (3**2) = 2**9
print(2 ** 3 ** 2)    # 512, not 64

# Comparisons before logical operators
print(2 + 3 > 4 and 10 % 3 == 1)  # True and True → True

При сомнениях используйте скобки. Они делают приоритет явным и улучшают читаемость.

Итоги

По связанным темам смотрите Переменные Python, Python If...Else и Типы данных Python.

Практика