在 Python 中使用“not”布爾運算符

目錄

在 Python 中使用布爾邏輯

Python 的 not 運算符入門

在布爾上下文中使用 not 運算符

if 語句

while 循環

在非布爾上下文中使用 not 運算符

使用基于函數的 not 運算符

使用 Python 的非運算符：最佳實踐

測試會員資格

檢查對象的身份

避免不必要的否定邏輯

結論

Python 的not運算符允許您反轉布爾表達式和對象的真值。您可以在布爾上下文中使用此運算符，例如if語句和while循環。它也適用于非布爾上下文，允許您反轉變量的真值。

not有效地使用運算符將幫助您編寫準確的負布爾表達式來控制程序中的執行流程。

在本教程中，您將學習：

Python 的not運算符如何工作

如何not在布爾和非布爾上下文中使用運算符

如何使用operator.not_()函數進行邏輯否定

如何以及何時避免代碼中不必要的負面邏輯

您還將編寫一些實際示例，使您能夠更好地理解not運算符的一些主要用例及其使用的最佳實踐。要從本教程中獲得最大收益，您應該具備一些有關布爾邏輯、條件語句和while循環的先前知識。

在 Python 中使用布爾邏輯

George Boole將現在稱為Boolean algebra 的東西放在一起，它依賴于true和false值。它還定義了一組布爾運算：AND，OR，和NOT。這些布爾值和運算符對編程很有幫助，因為它們可以幫助您決定程序中的操作過程。

在Python中，布爾型，bool是的子類int：

>>>

>>> issubclass(bool, int) True >>> help(bool) Help on class bool in module builtins: class bool(int) bool(x) -> bool ...

這種類型有兩個可能的值，True和False，它們是Python中的內置常量，必須大寫。在內部，Python 將它們實現為整數：

>>>

>>> type(True) >>> type(False) >>> isinstance(True, int) True >>> isinstance(False, int) True >>> int(True) 1 >>> int(False) 0

Python 在內部實現其布爾值1forTrue和0for?False。繼續并True + True在交互式shell 中執行以查看會發生什么。

Python 提供了三個布爾或邏輯運算符：

使用這些運算符，您可以通過將布爾表達式相互連接、對象相互連接、甚至布爾表達式與對象連接來構建表達式。Python 使用英文單詞作為布爾運算符。這些詞是語言的關鍵字，因此您不能將它們用作標識符而不會導致語法錯誤。

在本教程中，您將了解 Python 的not運算符，它實現邏輯NOT運算或否定。

Pythonnot運算符入門

該not操作是布爾或邏輯運算，實現在Python否定。它是一元的，這意味著它只需要一個操作數。操作數可以是布爾表達式或任何 Python對象。即使是用戶定義的對象也能工作。的任務not是反轉其操作數的真值。

如果您應用not到計算結果為 的操作數True，那么您將得到False結果。如果你申請not一個假操作數，那么你會得到True：

>>>

>>> not True False >>> not False True

該not運營商否定其操作數的真值。一個真正的操作數返回False。返回一個假操作數True。這兩個語句發現了什么是俗稱的真值表的not：

使用not，您可以否定任何布爾表達式或對象的真值。此功能在以下幾種情況下值得使用：

在語句和循環的上下文中檢查未滿足的條件ifwhile

反轉對象或表達式的真值

檢查一個值是否不在給定的容器中

檢查對象的身份

在本教程中，您將找到涵蓋所有這些用例的示例。首先，您將首先了解not運算符如何處理布爾表達式以及常見的 Python 對象。

布爾表達式總是返回一個布爾值。在 Python 中，這種表達式返回Trueor?False。假設您要檢查給定的數字變量是否大于另一個：

>>>

>>> x = 2 >>> y = 5 >>> x > y False >>> not x > y True

表達式x > y總是返回False，所以你可以說它是一個布爾表達式。如果你放在not這個表達式之前，那么你會得到相反的結果，True。

注意：?Python 根據嚴格的順序計算運算符，通常稱為運算符優先級。

例如，Python 首先計算數學和比較運算符。然后它評估邏輯運算符，包括not：

>>>

>>> not True == False True >>> False == not True File "", line 1 False == not True ^ SyntaxError: invalid syntax >>> False == (not True) True

在第一個示例中，Python 計算表達式True == False，然后通過計算否定結果not。

在第二個示例中，Python 首先計算相等運算符 (?==) 并引發 a ，SyntaxError因為無法比較Falseand?not。您可以not True用括號 (?())將表達式括起來以解決此問題。這個快速更新告訴 Python 首先計算括號中的表達式。

在邏輯運算符中，not比具有相同優先級的and運算符和運算符具有更高的優先or級。

您還可以使用not常見的 Python 對象，例如numbers、strings、lists、 tuples、dictionaries、set、用戶定義的對象等：

>>>

>>> # Use "not" with numeric values >>> not 0 True >>> not 42 False >>> not 0.0 True >>> not 42.0 False >>> not complex(0, 0) True >>> not complex(42, 1) False >>> # Use "not" with strings >>> not "" True >>> not "Hello" False >>> # Use "not" with other data types >>> not [] True >>> not [1, 2, 3] False >>> not {} True >>> not {"one": 1, "two": 2} False

在每個示例中，not否定其操作數的真值。為了確定給定對象是真還是假，Python 使用bool()，它返回True或False取決于手頭對象的真值。

這個內置函數在內部使用以下規則來計算其輸入的真值：

默認情況下，一個對象被認為是真的，除非它的類定義了一個__bool__()返回False的__len__()方法或一個返回零的方法，當與對象一起調用時。以下是大多數被認為是 false 的內置對象：

常量定義為 false:None和False.

任何數字類型的零：0,?0.0,?0j,?Decimal(0),Fraction(0, 1)

空序列和集合：'',?(),?[],?{},?set(),range(0)

（來源）

一旦not知道其操作數的真值，它就會返回相反的布爾值。如果對象的計算結果為True，則not返回False。否則，它返回True。

注意：始終返回True或是與其他兩個布爾運算符，運算符和運算符False之間的重要區別。notandor

>>>

>>> 0 and 42 0 >>> True and False False >>> True and 42 > 27 True >>> 0 or 42 42 >>> True or False True >>> False or 42 < 27 False >>> not 0 True >>> not 42 False >>> not True False

使用and運算符和or運算符，當這些值之一顯式地由計算操作數產生時，您可以從表達式中獲取True或False返回。否則，您將獲得表達式中的操作數之一。另一方面，not行為不同，返回True或False不管它需要的操作數。

為了表現得像and操作符和or操作符，not操作符必須創建并返回新對象，這通常是模棱兩可的，并不總是直截了當的。例如，如果表達式 likenot "Hello"返回一個空字符串 (?"") 怎么辦？像not ""return這樣的表達式會是什么？這就是not操作符總是返回Trueor的原因False。

現在您已經了解了notPython 的工作原理，您可以深入研究這個邏輯運算符的更具體的用例。在下一節中，您將學習not在布爾上下文中使用。

not在布爾上下文中使用運算符

與其他兩個邏輯運算符一樣，not運算符在布爾上下文中特別有用。在 Python 中，您有兩個定義布爾上下文的語句：

if語句讓您執行有條件的執行并根據一些初始條件采取不同的行動方案。

while循環允許您在給定條件為真時執行條件迭代并運行重復性任務。

這兩個結構是您所謂的控制流語句的一部分。它們幫助您決定程序的執行路徑。對于not運算符，您可以使用它來選擇在不滿足給定條件時要采取的操作。

if?聲明

您可以not在if語句中使用運算符來檢查是否不滿足給定條件。if如果某事沒有發生，要進行語句測試，您可以將not運算符放在手頭的條件前面。由于not運算符返回否定的結果，因此變為真，反之亦然False。

if帶有not邏輯運算符的語句的語法是：

if not condition: # Do something...

在此示例中，condition可以是布爾表達式或任何有意義的 Python 對象。例如，condition可以是包含字符串、列表、字典、集合甚至用戶定義對象的變量。

如果condition計算結果為 false，則not返回True并if運行代碼塊。如果condition計算結果為真，則not返回False并且if代碼塊不執行。

一種常見情況是您將謂詞或布爾值函數用作condition.?假設您想在進行任何進一步處理之前檢查給定數字是否為素數。在這種情況下，您可以編寫一個is_prime()函數：

>>>

>>> import math >>> def is_prime(n): ... if n <= 1: ... return False ... for i in range(2, int(math.sqrt(n)) + 1): ... if n % i == 0: ... return False ... return True ... >>> # Work with prime numbers only >>> number = 3 >>> if is_prime(number): ... print(f"{number} is prime") ... 3 is prime

在這個例子中，is_prime()將一個整數作為參數，True如果該數字是素數則返回。否則，它返回False。

您還可以在否定條件語句中使用此函數來處理您只想使用合數的情況：

>>>

>>> # Work with composite numbers only >>> number = 8 >>> if not is_prime(number): ... print(f"{number} is composite") ... 8 is composite

由于您也可能只需要處理合數，因此您可以像在第二個示例中那樣is_prime()將其與not運算符組合在一起以進行重用。

編程中的另一種常見情況是找出一個數字是否在特定的數字區間內。要確定一個數字x是否在 Python 中的給定區間內，您可以使用and運算符或適當地鏈接比較運算符：

>>>

>>> x = 30 >>> # Use the "and" operator >>> if x >= 20 and x < 40: ... print(f"{x} is inside") ... 30 is inside >>> # Chain comparison operators >>> if 20 <= x < 40: ... print(f"{x} is inside") ... 30 is inside

在第一個示例中，您使用and運算符創建一個復合布爾表達式，用于檢查是否x介于20和之間40。第二個示例進行了相同的檢查，但使用了鏈式運算符，這是 Python 中的最佳實踐。

注意：在大多數編程語言中，表達式20 <= x < 40沒有意義。它將從評估 開始20 <= x，這是真的。下一步是將真實結果與 進行比較40，這沒有多大意義，因此表達式失敗。在 Python 中，發生了一些不同的事情。

Python 在內部將這種類型的表達式重寫為等效的and表達式，例如x >= 20 and x < 40.?然后執行實際評估。這就是為什么您在上面的示例中得到正確結果的原因。

您可能還需要檢查數字是否在目標區間之外。為此，您可以使用or運算符：

>>>

>>> x = 50 >>> if x < 20 or x >= 40: ... print(f"{x} is outside") ... 50 is outside

此or表達式允許您檢查是否x在20to40區間之外。但是，如果您已經有一個成功檢查數字是否在給定區間內的工作表達式，那么您可以重用該表達式來檢查相反的條件：

>>>

>>> x = 50 >>> # Reuse the chained logic >>> if not (20 <= x < 40): ... print(f"{x} is outside") 50 is outside

在此示例中，您重用最初編碼的表達式來確定數字是否在目標區間內。隨著not表達式之前，您是否x超出了20對40區間。

while?循環

您可以在其中使用not運算符的第二個布爾上下文在您的while循環中。這些循環在滿足給定條件時進行迭代，或者直到您通過 using?break、 usingreturn或引發異常跳出循環為止。not在while循環中使用允許您在不滿足給定條件時進行迭代。

假設您想編寫一個小型 Python 游戲來猜測 1 到 10 之間的隨機數。作為第一步，您決定使用input()來捕獲用戶的姓名。由于名稱是游戲其余部分運行的必要條件，因此您需要確保獲得它。為此，您可以使用一個while循環來詢問用戶的姓名，直到用戶提供有效姓名為止。

啟動您的代碼編輯器或 IDE并guess.py為您的游戲創建一個新文件。然后添加以下代碼：

1# guess.py 2 3from random import randint 4 5secret = randint(1, 10) 6 7print("Welcome!") 8 9name = "" 10while not name: 11 name = input("Enter your name: ").strip()

在 中guess.py，您首先randint()從random.?此函數允許您生成給定范圍內的隨機整數。在這種情況下，您要從1to生成數字10，兩者都包括在內。然后向用戶打印歡迎消息。

第while10 行的循環不斷迭代，直到用戶提供有效名稱。如果用戶僅按 未提供名稱Enter，則input()返回空字符串 (?"") 并且循環再次運行，因為not ""返回True。

現在您可以通過編寫代碼來提供猜測功能來繼續您的游戲。您可以自己完成，也可以展開下面的框以查看可能的實現方式。

實現猜測功能顯示隱藏

您對這款小游戲的體驗如何？要了解有關 Python 游戲編程的更多信息，請查看PyGame：Python 游戲編程入門。

現在您知道如何not在布爾上下文中使用，是時候學習not在非布爾上下文中使用了。這就是您將在下一節中執行的操作。

not在非布爾上下文中使用運算符

由于not運算符還可以將常規對象作為操作數，因此您也可以在非布爾上下文中使用它。換句話說，您可以在if語句或while循環之外使用它。可以說，not運算符在非布爾上下文中最常見的用例是反轉給定變量的真值。

假設您需要在循環中交替執行兩個不同的操作。在這種情況下，您可以使用標志變量在每次迭代中切換操作：

>>>

>>> toggle = False >>> for _ in range(4): ... print(f"toggle is {toggle}") ... if toggle: ... # Do something... ... toggle = False ... else: ... # Do something else... ... toggle = True ... toggle is False toggle is True toggle is False toggle is True

每次此循環運行時，您都會檢查 的真值toggle以決定采取哪種行動。在每個代碼塊的末尾，您更改 的值，toggle以便您可以在下一次迭代中運行替代操作。更改 的值toggle需要您將類似的邏輯重復兩次，這可能容易出錯。

您可以使用not運算符來克服這個缺點，并使您的代碼更干凈、更安全：

>>>

>>> toggle = False >>> for _ in range(4): ... print(f"toggle is {toggle}") ... if toggle: ... pass # Do something... ... else: ... pass # Do something else... ... toggle = not toggle ... toggle is False toggle is True toggle is False toggle is True

現在突出顯示的行交替使用運算符和toggle之間的值。與您之前編寫的示例相比，此代碼更簡潔、更少重復且更不容易出錯。TrueFalsenot

使用基于函數的not運算符

與and運算符和or運算符不同，運算符在 中not具有等效的基于函數的實現operator。該函數被調用not_()。它接受一個對象作為參數并返回與等效not obj表達式相同的結果：

>>>

>>> from operator import not_ >>> # Use not_() with numeric values >>> not_(0) True >>> not_(42) False >>> not_(0.0) True >>> not_(42.0) False >>> not_(complex(0, 0)) True >>> not_(complex(42, 1)) False >>> # Use not_() with strings >>> not_("") True >>> not_("Hello") False >>> # Use not_() with other data types >>> not_([]) True >>> not_([1, 2, 3]) False >>> not_({}) True >>> not_({"one": 1, "two": 2}) False

要使用not_()，您首先需要從operator.?然后，您可以將該函數與任何 Python 對象或表達式一起用作參數。結果與使用等效not表達式相同。

注意：?Python 也有and_()和or_()函數。然而，它們反映了它們相應的按位運算符而不是布爾運算符。

該and_()和or_()功能也與布爾變量工作：

>>>

>>> from operator import and_, or_ >>> and_(False, False) False >>> and_(False, True) False >>> and_(True, False) False >>> and_(True, True) True >>> or_(False, False) False >>> or_(False, True) True >>> or_(True, False) True >>> or_(True, True) True

在這些示例中，您使用and_()andor_()和TrueandFalse作為參數。請注意，表達式的結果分別與and和not運算符的真值表匹配。

當您使用高階函數（例如 、 等）時，使用not_()函數代替not運算符會很方便。這是一個示例，該示例使用該函數以及通過在列表末尾放置空員工姓名來對員工列表進行排序：map()filter()not_()sorted()

>>>

>>> from operator import not_ >>> employees = ["John", "", "", "Jane", "Bob", "", "Linda", ""] >>> sorted(employees, key=not_) ['John', 'Jane', 'Bob', 'Linda', '', '', '', '']

在此示例中，您有一個名為的初始列表employees，其中包含一堆名稱。其中一些名稱是空字符串。調用sorted()using?not_()as a?keyfunction 來創建一個對員工進行排序的新列表，將空名稱移動到列表的末尾。

使用 Python 的not運算符：最佳實踐

當您使用not操作符時，您應該考慮遵循一些最佳實踐，這些實踐可以使您的代碼更具可讀性、干凈和 Pythonic。在本節中，您將了解與not在成員資格和身份測試的上下文中使用運算符相關的一些最佳實踐。

您還將了解否定邏輯如何影響代碼的可讀性。最后，您將了解一些可以幫助您避免不必要的否定邏輯的便捷技術，這是編程最佳實踐。

測試會員資格

當您確定特定對象是否存在于給定的容器數據類型（例如列表、元組、集合或字典） 中時，成員資格測試通常很有用。要在 Python 中執行此類測試，您可以使用in運算符：

>>>

>>> numbers = [1, 2, 3, 4] >>> 3 in numbers True >>> 5 in numbers False

有時您可能需要檢查對象是否不在給定容器中。你怎么能這樣做？這個問題的答案是not運營商。

有兩種不同的語法可以檢查對象是否不在 Python 中的給定容器中。Python 社區認為第一種語法是不好的做法，因為它難以閱讀。第二種語法讀起來像簡單的英語：

>>>

>>> # Bad practice >>> not "c" in ["a", "b", "c"] False >>> # Best practice >>> "c" not in ["a", "b", "c"] False

第一個例子有效。但是，前導not使閱讀您的代碼的人難以確定運算符是否正在處理"c"或處理整個表達式，"c" in ["a", "b", "c"].?這個細節使表達難以閱讀和理解。

第二個例子要清楚得多。Python 文檔將第二個示例中的語法稱為not in運算符。對于剛開始使用 Python 的人來說，第一種語法可能是一種常見的做法。

現在是時候重新審視檢查數字是在數字區間內還是在數字區間外的示例了。如果您僅使用整數，則not in運算符提供了一種更易讀的方式來執行此檢查：

>>>

>>> x = 30 >>> # Between 20 and 40 >>> x in range(20, 41) True >>> # Outside 20 and 40 >>> x not in range(20, 41) False

第一個示例檢查是否x在20to40范圍或間隔內。請注意，您將其41用作range()要包含40在檢查中的第二個參數。

當您使用整數時，這個關于您在何處使用not運算符的小技巧可以對代碼可讀性產生很大的影響。

檢查對象的身份

使用 Python 編碼時的另一個常見要求是檢查對象的身份。您可以使用 確定對象的身份id()。這個內置函數將一個對象作為參數，并返回一個唯一標識手頭對象的整數。這個數字代表對象的身份。

檢查身份的實用方法是使用is運算符，這在某些條件語句中非常有用。例如，is運算符最常見的用例之一是測試給定對象是否為?None：

>>>

>>> obj = None >>> obj is None True

該is運營商的回報True，當左操作數具有相同的身份右邊的操作數。否則，它返回False。

在這種情況下，問題是：如何檢查兩個對象是否具有不同的身份？同樣，您可以使用兩種不同的語法：

>>>

>>> obj = None >>> # Bad practice >>> not obj is None False >>> # Best practice >>> obj is not None False

在這兩個示例中，您檢查是否obj與None對象具有相同的標識。第一種語法有點難以閱讀且非 Pythonic。該is not語法的方式更加明確和清晰。Python 文檔將此語法稱為is not運算符，并將其用作最佳實踐。

避免不必要的否定邏輯

該not運算符使您能夠反轉給定條件或對象的含義或邏輯。在編程中，這種特征被稱為負邏輯或否定。

正確使用否定邏輯可能會很棘手，因為這種邏輯很難思考和理解，更不用說難以解釋了。一般來說，負邏輯比正邏輯意味著更高的認知負荷。所以，只要有可能，你應該使用積極的公式。

下面是一個custom_abs()使用負條件返回輸入數字的絕對值的函數示例：

>>>

>>> def custom_abs(number): ... if not number < 0: ... return number ... return -number ... >>> custom_abs(42) 42 >>> custom_abs(-42) 42

該函數將一個數字作為參數并返回其絕對值。您可以通過使用正邏輯以最小的更改獲得相同的結果：

>>>

>>> def custom_abs(number): ... if number < 0: ... return -number ... return number ... >>> custom_abs(42) 42 >>> custom_abs(-42) 42

就是這樣！您custom_abs()現在使用正邏輯。它更簡單易懂。為了獲得此結果，您刪除not并移動了負號 (?-) 以number在其低于 時修改輸入0。

注意：?Python 提供了一個內置函數，稱為abs()返回數字輸入的絕對值。目的custom_abs()是為了便于主題介紹。

您可以找到許多類似的示例，其中更改比較運算符可以刪除不必要的否定邏輯。假設您要檢查變量x是否不等于給定值。您可以使用兩種不同的方法：

>>>

>>> x = 27 >>> # Use negative logic >>> if not x == 42: ... print("not 42") ... not 42 >>> # Use positive logic >>> if x != 42: ... print("not 42") ... not 42

在此示例中，您not通過將比較運算符從等于 (?==) 更改為不同 (?!=)來刪除運算符。在許多情況下，您可以通過使用適當的關系或相等運算符以不同方式表達條件來避免否定邏輯。

但是，有時否定邏輯可以節省您的時間并使您的代碼更加簡潔。假設您需要一個條件語句來初始化文件系統中不存在的給定文件。在這種情況下，您可以使用not檢查文件是否不存在：

from pathlib import Path file = Path("/some/path/config.ini") if not file.exists(): # Initialize the file here...

該not運營商允許你反轉調用的結果.exists()上file。如果.exists()返回False，則需要初始化文件。但是，如果條件為假，則if代碼塊不會運行。這就是為什么您需要not運算符來反轉.exists().

注：上述用途，例如pathlib從標準庫來處理文件路徑。要深入了解這個很酷的庫，請查看Python 3 的 pathlib 模塊：馴服文件系統。

現在想一想如何將這個否定條件變成肯定條件。到目前為止，如果文件存在，您沒有任何操作可以執行，因此您可以考慮使用pass語句和附加else子句來處理文件初始化：

if file.exists(): pass # YAGNI else: # Initialize the file here...

盡管此代碼有效，但它違反了“您不需要它”（YAGNI）原則。這是消除負面邏輯的特別堅定的嘗試。

這個例子背后的想法是表明有時使用否定邏輯是正確的方法。因此，您應該考慮您的具體問題并選擇合適的解決方案。一個好的經驗法則是盡可能避免否定邏輯，而不是不惜一切代價避免它。

最后，你應該特別注意避免雙重否定。假設您有一個名為的常量NON_NUMERIC，其中包含 Python 無法轉換為數字的字符，例如字母和標點符號。從語義上講，這個常量本身就意味著否定。

現在假設您需要檢查給定字符是否為數值。既然你已經有了NON_NUMERIC，你可以考慮使用not來檢查條件：

if char not in NON_NUMERIC: number = float(char) # Do further computations...

這段代碼看起來很奇怪，在您作為程序員的職業生涯中，您可能永遠不會做這樣的事情。然而，做一些類似的事情有時很誘人，比如上面的例子。

此示例使用雙重否定。它依賴于NON_NUMERIC，也依賴于not，這使得它難以消化和理解。如果你遇到過這樣的一段代碼，那么花點時間嘗試積極地編寫它，或者至少嘗試刪除一層否定。

結論

Pythonnot是一個邏輯運算符，用于反轉布爾表達式和對象的真值。當您需要檢查條件語句和while循環中未滿足的條件時，它很方便。

您可以使用not運算符來幫助您決定程序中的操作過程。您還可以使用它來反轉代碼中布爾變量的值。

在本教程中，您學習了如何：

使用 Python 的not運算符

not在布爾和非布爾上下文中使用運算符

用于operator.not_()以函數式執行邏輯否定

盡可能避免代碼中不必要的負面邏輯

為此，您編寫了一些實際示例來幫助您理解not運算符的一些主要用例，因此您現在可以更好地準備在自己的代碼中使用它。

Python 面向對象編程

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