復健第三天：布林值 Boolean 與運算子 Operators

16th鐵人賽 python

Chuan

2024-09-17 23:56:45

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說謊村與誠實村的故事

在開始今天的主題前，我們先來說一個蠻經典的故事：

有一天，有一個旅人來到一個路口，前面有兩條路，其中一條通向誠實村，而另一條擇通向說謊村。
在誠實村裡，所有人都只會講真話，而在說謊村裡，所有的人都會只講謊話。
為了能讓旅人順利到達誠實村，誠實村的人派了一位村民前去接待，而說謊村的村民為了拐騙這位旅人，也派了一位村民前去接待這位旅人。
旅人在路上遇到了前來接待的村民，卻不知道這位村民到底是誠實村還是說謊村派來的。
旅人應該詢問這位村民什麼問題，才能確保自己無論如何都能抵達誠實村呢？

（答案在文末）

什麼是布林值 Boolean

布林值 Boolean 像是我們小時候最喜歡的是非題，只有真值 True 與假值 False，沒有中間曖昧不明的數值。（通常老師會送分，喂！）

a = True
b = False

print(a) # True
print(b) # False

什麼是運算子 Operators

其實我一直不太瞭解「運算子」的「子」究竟是什麼意思，趁著這機會也詢問了一下 GPT 老師，根據老師的說法：

「運算子」是一個由「運算」和「子」組成的詞語。
其中「運算」指的是數學或邏輯上的計算過程，「子」通常用來表示這個概念的具體實現或元素。
所以「運算子」指的是在運算過程中使用的符號或詞語，如加法 +、減法 -、乘法 *、除法 / 等，它們在數學或邏輯中用來進行操作的基本單位。
簡單來說，「運算子」的「子」字用來強調這些符號或詞語在運算過程中的作用，是「運算」的具體實現或部分。

講了那麼多，用白話文解釋運算子就是「用來運算的符號」，而 Python 中除了常見的算數運算子（即「加減乘除」），還有其他的幾種運算子。

算術運算子（Arithmetic Operators）

加法 (+): a + b
減法 (-): a - b
乘法 (*): a * b
除法 (/): a / b
取餘數 (%): a % b
取商數 (//): a // b
次方運算 (**): a ** b

賦值運算子（Assignment Operators）

在復健第二天：內建函數與變數中，我們有提及可以使用等號 = 進行變數的賦值，而這個「等號 =」實際上就是賦值運算子。

同時我們也可以將 = 與前面的算數運算子做結合，產生出其他的賦值運算子，例如：

+=：x += 3 等同於 x = x + 3
-=：x -= 3 等同於 x = x - 3
*=：x *= 3 等同於 x = x * 3
/=：x /= 3 等同於 x = x / 3

比較運算子（Comparison Operators）

用於比較兩個值，結果會是布林值（True 或 False），例如：

==：等於（x == y）
!=：不等於（x != y）
>：大於（x > y）
<：小於（x < y）
>=：大於或等於（x >= y）
<=：小於或等於（x <= y）

成員運算子（Membership Operators）

用來檢查某個值是否在串列（物件）中：

in：如果某個值存在於串列（物件）中返回 True
not in：如果某個值不存在於串列（物件）中返回 True

print('a' in 'an')         # True

身分運算子（Identity Operators）

用來比較兩個對象是否為同一個對象，比較的是記憶體裡的位置是否相同：

is：如果兩個變數引用的是同一個對象則返回 True
is not：如果兩個變量引用的不是同一個對象則返回 True

print(1 is 1)              # True
print(1 is not 2)          # True

邏輯運算子（Logical Operators）

邏輯運算子主要用於「布林值的邏輯運算」，主要有：

and：當兩個條件都為真時結果為真
or：當其中至少一個條件為真時結果為真
not：對運算結果的布林值進行反轉

print(3 > 2 and 4 > 3) # True
print(3 > 2 or 4 < 3)  # True
print(not False)       # True

位元運算子

這個是我覺得最難理解的運算子，對於初學者來說也比較不容易使用到。

簡單來說，位元運算將數字轉為二進位，然後執行按位與操作。（真的看不懂也沒關係，未來有需要再認識即可！）

&: 按位與運算 bitwise AND
按位與運算符 & 對兩個數字的每一位執行按位與操作。如果對應位都為 1，則結果為 1，否則為 0。
|: 按位或運算 bitwise OR
按位或運算符 | 對兩個數字的每一位執行按位或操作。如果對應位中至少有一位是 1，則結果為 1，否則為 0。
^: 按位異或運算 bitwise XOR
按位異或運算符 ^ 對兩個數字的每一位執行按位異或操作。如果對應位不同，則結果為 1，如果對應位相同，則結果為 0。
>>: 右移運算 bitwise right shift
右移運算符 >> 將數字的二進制表示向右移動指定的位數。移動後左邊的空位由 0 補充，右邊移出的位置被丟棄。
<<: 左移運算 bitwise left shift
左移運算符 << 將數字的二進制表示向左移動指定的位數。移動後右邊的空位由 0 補充，左邊移出的位數被丟棄。

a = 5  # 0101
b = 3  # 0011
print(a & b)   # 1  (0001)
print(a | b)   # 7  (0111)
print(a ^ b)   # 6  (0110)

後記

打這篇文章的時候，我差那麼一點點就要放棄鐵人賽（才第三天會不會太快？），因為我在打了一個多小時之後，不小心手賤按了這個小鈴鐺按鈕，沒想到它竟然直接進行了網頁的跳轉，再按上一頁時，只剩下標題與空蕩蕩的內文，那個時候已經是萬念俱灰，只能說 iThome 您能不能開發一個自動存草稿的功能呀，在 23:10 發現全部要重來，只能寫個慘字了！

萬惡的小鈴鐺