【Python】详解 逻辑运算符 (and / or / not) + 布尔逻辑 (bool)_且布尔

目录

一、绪论

二、说明

2.1 关于 bool 逻辑值 (十分重要)

2.2 and —— bool “与” 逻辑运算符

2.3 or —— bool “或” 逻辑运算符

2.4 not —— bool “非” 逻辑运算符

2.5 逻辑运算符混用与优先级等问题

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一、绪论

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        以前看过的一些教程及网上资源对 Python 逻辑运算符部分的叙述都很简单，给出定义加上几个小例子就完事了。然而，后来才发现事情比想象中的要复杂一些，还是希望整理清楚一些。^  ^

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二、说明

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2.1 关于 bool 逻辑值 (十分重要)

        关于 变量/对象 的 bool 逻辑值，通常仅 0、''、[]、()、{}、None、False (及各种空容器) 为 False，其余均为 True。

        对于 类实例，默认为 True，但也可自定义方法使运算值为 False (如 return False)。

        关于其他 布尔表达式，则取决于其运算结果的 bool 逻辑。

# 使用 bool() 函数判断变量/对象、表达式、类实例等的 bool 逻辑值
>>> bool(0)
False
>>> bool('')
False
>>> bool([])
False
>>> bool(())
False
>>> bool({})
False
>>> bool(None)
False
>>> bool(False)
False
 
>>> bool(1>2)
False
>>> bool(1<2)
True
>>> bool(1==2)
False
 
>>> bool(1 is 2)
False
>>> bool(1 is not 2)
True
 
>>> bool(1 in [1, 2])
True
>>> bool(1 not in [1, 2])
False

        关于 bool 逻辑表达式，远不止上述种类，许多 Python 关键字的使用都能构造出来。

        然而，有一种流行的错误说法是：逻辑运算符用于操作 bool 类型的表达式，执行结果也是 bool 类型。事实上，Python 逻辑运算符可用于任何类型的表达式，表达式为 bool 类型只是充分不必要条件；同时，逻辑运算的结果可为任意类型，而不一定是 bool 类型，(注意，准确地说，用于运算的表达式及其结果的 bool 逻辑值是一定为 True 或 False)  例如：

# 只要 bool 逻辑值为 True 或 False 之一, 无论什么类型都能使用逻辑运算符
>>> 1 and 'csgo'
'csgo'
>>> [6,6,6] or [8,8,8]
[6, 6, 6]
>>> not {"C", "T"}
False
 
# 用于运算的表达式, 其 bool 逻辑值一定为 True 或 False
>>> bool(1)
True
>>> bool('csgo')
True
>>> bool([6,6,6])
True
>>> bool([8,8,8])
True
>>> bool({"C", "T"})
True

        此外，还有一些 sao 操作，但没事不建议这么写，有兴趣可以看一下： 

>>> True == 1    # 就是这么定的, 因为 bool 型是 int 型的一个子类
True
>>> False == 0
True
>>> True + 1     # 就是这么算的 —— bool 值的非 bool 运算
2
>>> True + False
1

         还有一道 LeetCode / 剑指 Offer 经典题 不得不提：

求 1+2+...+n ，要求不能使用乘除法、for、while、if、else、switch、case 等关键字及条件判断语句 (A?B:C)。

    示例 1：

• 输入:  n = 3
• 输出:  6
• 限制:  1 <= n <= 10000

# 利用 bool 值是 int 子类和逻辑运算符的短路特性, 光速解题
def sumNums(self, n: int) -> int:
    return n and (n + sumNums(n-1))
'
运行
运行

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2.2 and —— bool “与” 逻辑运算符

        已知 and 虽执行 bool 逻辑运算，但并不总是返回 True 或 False，而是返回用于比较的值之一。

        使用 and 时，从左到右 进行逻辑运算 (判定输出结果)。一旦遇到 bool 逻辑为 False 的值，则 立刻返回该值 且不再往后运算；否则，所有元素的 bool 逻辑值均为 True，and 将返回 最后一个值。

        为什么是这样的呢？不难理解，按照 “与” 逻辑 —— “全真才真，一假即假”，为判断 and 表达式中是否存在 bool 逻辑为 False 的值，需要从左往右遍历，依次判断是否有 “假”。一旦遇到 bool 逻辑为 False 的 “假货”，则返回它 (而不一定返回 False !)，相当于宣告了 and 表达式为假，不论后面有什么也无需再往后演算 (短路操作)。如果一直遇到 “真货” 直至结束，则返回最后一个值 (而不一定返回 True !)，相当于宣告了 and 表达式为真。

# 从左到右依次演算, 一旦遇到 bool 为 False 的值, 立即返回之, 不再往后演算
>>> 1 and 0 and [] and None  
0
>>> 1 and '' and {} and () and False
''
# 若 bool 上下文中所有值均为 True, 则返回从左到右的最后一值！！！！而不一定返回 True
>>> 1 and 2   # 返回最后一个 2       
2
>>> 1 and 2 and 3 and 4   # 返回最后一个 4
4

        除了 2.1 节的 LeetCode 题，and 的用处还很多，例如： 判断一个 list 末端元素是否 >0，由于不确定 list 是否为空，直接下标索引取值可能会引发 error。如果不想多写个 if 判断 list 是否非空，可以这么写：

>>> lst = []
>>> if lst[-1] > 0:
	print("last element > 0")
 
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#95>", line 1, in <module>
    if lst[-1]>0:
IndexError: list index out of range
 
>>> if lst and lst[-1] > 0:
	print("last element > 0")    # 如此即便 lst 为空也不会抛出异常

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2.3 or —— bool “或” 逻辑运算符

        已知 or 虽也执行 bool 逻辑运算，但并不总是返回 True 或 False，而是返回用于比较的值之一。

        使用 or 时，从左到右 进行逻辑运算 (判定输出结果)。一旦遇到 bool 逻辑为 True 的值，则 立刻返回该值 且不再往后运算；否则，所有元素的 bool 逻辑值均为 False，or 将返回 最后一个值。

        为什么这样呢？同样不难理解，按照 “或” 逻辑 —— “一真即真，全假才假”，为判断 or 表达式中是否存在 bool 逻辑为 True 的值，需要从左往右遍历，依次判断是否有 “真”。一旦遇到 bool 逻辑为 True 的 “真货”，则返回它 (而不一定返回 True !)，相当于宣告了 or 表达式为真，不论后面有什么也无需再往后演算 (短路操作)。如果一直遇到 “假货” 直至结束，则返回最后一个值 (而不一定返回 False !)，相当于宣告了 or 表达式为假。

# 从左到右依次演算, 一旦遇到 bool 为 True 的值, 立即返回之, 不再往后演算
>>> 1 or 2           
1
>>> 1 or 2 or 3 or 0
1
# 若 bool 上下文中所有值均为 False, 则返回从左到右的最后一值！！！！而不一定返回 False !
>>> 0 or False       # 返回最后一个 False
False
>>> '' or {} or ()   # 返回最后一个 ()
()
>>> 0 or [] or None  # 无显式返回 (返回最后一个 None)

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2.4 not —— bool “非” 逻辑运算符

        not 执行 bool 逻辑运算，只返回 True 或 False，注意区别！

        not 运算符用起来简单，若元素的 bool 逻辑值为 True，则 n        ot 表达式返回 False；若元素的 bool 逻辑值为 False，则返回 True。一言以蔽之 —— 跟你唱反调...

# 一目了然, 无需多言
>>> not 1
False
>>> not 0
True
>>> not [6,6,6]
False
>>> not []
True

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2.5 逻辑运算符混用与优先级等问题

        注意，Python 的 bool 逻辑运算符是 and、or、not，而非 &、||、~ (二进制位运算的逻辑与、或、非)。

        以上说明的 and 及 or 的运算顺序都是 从左往右，但这都是在没有圆括号 “()” 和逻辑运算符混用的前提下的简单情况。

        如果存在更复杂的情况，则存在 运算优先级：() > not > and > or

        本文将 不会给出任何不使用圆括号 () 而混用运算符的例子，否则极易造成干扰和混淆，为解读和修正带来困扰，容易被人用小拳拳锤~ 非要混用，就请记住 一定要用圆括号 () 保障优先级和可读性！

>>> 1 and (2 or 3)  # (2 or 3) 结果为 2 → 1 and 2 结果为 2
2
>>> 4 or (5 and 6)  # (5 and 6) 结果为 6 → 4 or 6 结果为 4
4

        通常情况下，逻辑运算符是和比较运算符一起使用的，同样都用于条件选择和循环。

# 规范化书写
>>> (x > 0) and (y > 0)
True
>>> (x == 1) or (y == 1)
True
>>> not (x < 0)
True

        总而言之，对于逻辑运算符的使用，在理解设计和运行原理的前提下，结合圆括号 () 锁定优先级，就不太会出什么岔子啦~

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参考文献：

Python 运算符 | 菜鸟教程