运算符与表达式

# 基本算术运算
a = 10
b = 3

print(f"a + b = {a + b}")   # 13  加法
print(f"a - b = {a - b}")   # 7   减法
print(f"a * b = {a * b}")   # 30  乘法
print(f"a / b = {a / b}")   # 3.3333333333333335  除法（结果总是浮点数）
print(f"a // b = {a // b}") # 3   整除（向下取整）
print(f"a % b = {a % b}")   # 1   取余（模运算）
print(f"a ** b = {a ** b}") # 1000  幂运算

# 正数整除
print(7 // 3)    # 2
print(8 // 3)    # 2
print(9 // 3)    # 3

# 负数整除（向下取整）
print(-7 // 3)   # -3（-2.333... 向下取整到 -3，不是 -2！）
print(7 // -3)   # -3

# 对比：int() 是向零取整
print(int(-7 / 3))  # -2（向零取整）
print(-7 // 3)      # -3（向下取整）

# 判断奇偶
number = 42
if number % 2 == 0:
    print(f"{number} 是偶数")
else:
    print(f"{number} 是奇数")

# 数字各位之和
num = 12345
digit_sum = 0
while num > 0:
    digit_sum += num % 10
    num //= 10
print(f"各位之和: {digit_sum}")  # 15

# 循环索引（取模实现循环）
days = ["周一", "周二", "周三", "周四", "周五", "周六", "周日"]
for i in range(14):
    print(f"第{i+1}天是{days[i % 7]}")

x, y = 5, 10

print(x == y)    # False  等于
print(x != y)    # True   不等于
print(x < y)     # True   小于
print(x > y)     # False  大于
print(x <= y)    # True   小于等于
print(x >= y)    # False  大于等于

# 其他语言需要这样写
# if (x > 0 && x < 10)

# Python 可以链式比较
x = 5
print(0 < x < 10)       # True  （等价于 0 < x and x < 10）
print(1 <= x <= 5)      # True
print(0 < x < 5 < 10)   # True  （支持多级链式）

# 实际应用：判断分数区间
score = 85
if 60 <= score < 80:
    print("及格")
elif 80 <= score < 90:
    print("良好")
elif 90 <= score <= 100:
    print("优秀")

# 字符串比较
print("apple" < "banana")     # True（按字母顺序）
print("Apple" < "apple")      # True（大写字母的编码小于小写）
print("张三" < "李四")        # True（按 Unicode 编码比较）

# 实际应用
usernames = ["admin", "Alice", "Bob", "Charlie"]
usernames.sort()
print(usernames)              # ['Alice', 'Bob', 'Charlie', 'admin']

# and（逻辑与）：所有条件为 True 才为 True
print(True and True)      # True
print(True and False)     # False
print(False and False)    # False

# or（逻辑或）：任一条件为 True 即为 True
print(True or False)      # True
print(False or False)     # False

# not（逻辑非）：取反
print(not True)           # False
print(not False)          # True

# and 短路：第一个为 False 时，不计算第二个
def check_and():
    print("check_and 被调用了！")
    return True

result = False and check_and()
print(f"结果: {result}")  # check_and 没有被调用！

# or 短路：第一个为 True 时，不计算第二个
result = True or check_and()
print(f"结果: {result}")  # check_and 没有被调用！

# 实际应用：安全调用
user = None
name = user and user.get("name")
print(name)  # None（不会报错）

# 设置默认值
name = input("请输入名字: ") or "匿名用户"
print(f"你好，{name}")

# 验证用户输入
age = 25
has_id = True
is_vip = False

# 复合条件判断
if age >= 18 and has_id:
    print("允许进入")

# 多项条件
if age >= 60 or is_vip:
    print("享受优惠")

x = 10

x += 3      # x = x + 3 -> 13
print(x)

x -= 5      # x = x - 5 -> 8
print(x)

x *= 2      # x = x * 2 -> 16
print(x)

x /= 4      # x = x / 4 -> 4.0
print(x)

x //= 2     # x = x // 2 -> 2.0
print(x)

x **= 3     # x = x ** 3 -> 8.0
print(x)

y = 17
y %= 5      # y = y % 5 -> 2
print(y)

# 可以在表达式中赋值
if (n := len("Python")) > 3:
    print(f"长度是 {n}")  # 长度是 6

a = 0b1100   # 12（二进制）
b = 0b1010   # 10（二进制）

# 位与 &
print(bin(a & b))   # 0b1000（对应位都为 1 才为 1）
print(a & b)        # 8

# 位或 |
print(bin(a | b))   # 0b1110（对应位至少一个为 1 即为 1）
print(a | b)        # 14

# 异或 ^
print(bin(a ^ b))   # 0b0110（对应位不同才为 1）
print(a ^ b)        # 6

# 取反 ~
print(bin(~a))      # -0b1101（所有位取反）
print(~a)           # -13

# 左移 <<
print(a << 2)       # 48（相当于乘以4）
# 右移 >>
print(a >> 2)       # 3（相当于除以4取整）

# 判断奇偶（比 % 2 更快）
def is_odd(n):
    return n & 1 == 1

print(is_odd(5))    # True
print(is_odd(6))    # False

# 判断 2 的幂
def is_power_of_two(n):
    return n > 0 and (n & (n - 1)) == 0

print(is_power_of_two(8))   # True
print(is_power_of_two(10))  # False

# in 运算符
fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
print("苹果" in fruits)     # True
print("葡萄" in fruits)     # False

# 字符串中的成员检查
text = "Hello, Python!"
print("Python" in text)     # True
print("Java" in text)       # False

# 实际应用：输入验证
valid_choices = ["yes", "no", "y", "n"]
choice = input("请选择 (yes/no): ").lower()
if choice in valid_choices:
    print(f"你选择了 {choice}")
else:
    print("无效的选择")

# is 和 == 的区别
# == 比较值是否相等
# is 比较是否是同一个对象

a = [1, 2, 3]
b = [1, 2, 3]
c = a

print(a == b)   # True（值相等）
print(a is b)   # False（不同对象）
print(a is c)   # True（同一个对象）

# 小整数缓存
x = 256
y = 256
print(x is y)   # True（Python 缓存了 -5 到 256 的小整数）

x = 257
y = 257
print(x is y)   # False（超出了缓存范围）

# 正确用法：检查 None
value = None
if value is None:       # 标准写法
    print("空值")
if value is not None:
    print("非空")

# 优先级从高到低
# 1. () 括号
# 2. ** 幂运算
# 3. +x, -x, ~x 一元运算符
# 4. *, /, //, % 乘除取余
# 5. +, - 加减
# 6. <<, >> 移位
# 7. & 位与
# 8. ^ 位异或
# 9. | 位或
# 10. ==, !=, <, >, <=, >= 比较
# 11. not 逻辑非
# 12. and 逻辑与
# 13. or 逻辑或

# 示例
result = 2 + 3 * 4 ** 2
# 先算 4**2 = 16
# 再算 3 * 16 = 48
# 最后 2 + 48 = 50
print(result)  # 50

# 用括号改变优先级
result = (2 + 3) * (4 ** 2)
print(result)  # 5 * 16 = 80

# 复杂表达式用括号明确意图
x = True or False and False
print(x)  # True（and 优先级高于 or）

# advanced_calculator.py
print("=" * 40)
print("       Python 高级计算器")
print("=" * 40)

a = float(input("请输入第一个数字: "))
b = float(input("请输入第二个数字: "))

print(f"""
--- 算术运算 ---
{a} + {b} = {a + b}
{a} - {b} = {a - b}
{a} * {b} = {a * b}
{a} / {b} = {a / b}
{a} // {b} = {a // b}
{a} % {b} = {a % b}
{a} ** {b} = {a ** b}

--- 比较运算 ---
{a} == {b}: {a == b}
{a} != {b}: {a != b}
{a} <  {b}: {a < b}
{a} >  {b}: {a > b}

--- 逻辑运算 ---
(a > 0) and (b > 0): {a > 0 and b > 0}
(a > 0) or (b > 0):  {a > 0 or b > 0}
not (a > 0):         {not (a > 0)}
""")

# 额外功能：判断数字特性
print("--- 数字特性 ---")
print(f"{a} 是偶数: {a % 2 == 0}")
print(f"{b} 是偶数: {b % 2 == 0}")
print(f"{a} 在 0~100 之间: {0 < a < 100}")
print(f"{b} 在 0~100 之间: {0 < b < 100}")

# 错误
if 0.1 + 0.2 == 0.3:
    print("相等")  # 不会执行！

# 正确：使用误差范围
if abs(0.1 + 0.2 - 0.3) < 1e-9:
    print("近似相等")

# 错误
if value == None:     # 虽然可以工作，但不是标准写法

# 正确
if value is None:     # 检查 None 必须用 is

# Python 的 and/or 返回的不是布尔值，而是最后一个被求值的操作数
print(0 and 100)       # 0（0 是假值，短路返回 0）
print(3 and 100)       # 100（3 是真值，继续计算返回 100）
print(0 or 100)        # 100（0 是假值，继续计算返回 100）
print(3 or 100)        # 3（3 是真值，短路返回 3）

# 利用这个特性设置默认值
name = input("输入名字: ") or "匿名"