آموزش کامل عملگرها در پایتون (Python Operators)

سطح مقدماتی (Beginner Level)

در برنامه‌نویسی، عملگرها (Operators) نمادهایی هستند که روی متغیرها و مقادیر عملیات خاصی را انجام می‌دهند. بدون عملگرها، کدهای ما ساکن و بدون پردازش خواهند بود. در این بخش با ۴ دسته اصلی عملگرها آشنا می‌شویم.

۱. عملگرهای حسابی (Arithmetic Operators)

این عملگرها برای انجام محاسبات ریاضی پایه استفاده می‌شوند. علاوه بر جمع و تفریق ساده، پایتون عملگرهای قدرتمندی برای توان و تقسیم صحیح دارد.

• + (جمع)
• - (تفریق)
• * (ضرب)
• / (تقسیم معمولی - نتیجه همیشه اعشاری است)
• // (تقسیم صحیح - بخش اعشاری حذف می‌شود)
• % (باقی‌مانده تقسیم)
• ** (توان)

مثال ۱: محاسبات پایه

مثال ۲: توان و باقی‌مانده

۲. عملگرهای انتساب (Assignment Operators)

این عملگرها برای ذخیره کردن مقدار در متغیرها استفاده می‌شوند. ساده‌ترین آن‌ها = است، اما ترکیبی‌ها (مثل +=) کد را کوتاه‌تر می‌کنند.

# Static Snippet: Concept of short-hand assignment
x = 5
x += 3  # معادل x = x + 3 است
x *= 2  # معادل x = x * 2 است

مثال عملی انتساب ترکیبی

۳. عملگرهای مقایسه‌ای (Comparison Operators)

این عملگرها دو مقدار را مقایسه کرده و نتیجه را به صورت True (درست) یا False (نادرست) برمی‌گردانند.

• == (برابر است؟)
• != (نابرابر است؟)
• > (بزرگتر)
• < (کوچکتر)
• >= (بزرگتر مساوی)
• <= (کوچکتر مساوی)

مثال مقایسه اعداد

۴. عملگرهای منطقی (Logical Operators)

برای ترکیب شرط‌ها استفاده می‌شوند:

• and: اگر هر دو طرف درست باشند، نتیجه True است.
• or: اگر حداقل یکی درست باشد، نتیجه True است.
• not: نتیجه را برعکس می‌کند.

مثال منطقی

سطح پیشرفته (Professional Level)

در سطح حرفه‌ای، درک عمیق نحوه رفتار پایتون با عملگرها، اولویت‌ها و کار با بیت‌ها برای بهینه‌سازی و دیباگ کردن کد حیاتی است.

۱. عملگرهای هویتی (Identity Operators)

بسیاری از مبتدیان تفاوت is و == را نمی‌دانند.

• == مقدار (Value) دو شیء را مقایسه می‌کند.
• is آدرس حافظه (Memory Address) دو شیء را مقایسه می‌کند (آیا هر دو یک آبجکت هستند؟).

مثال عمیق is در برابر ==

۲. عملگرهای عضویت (Membership Operators)

عملگرهای in و not in برای بررسی وجود یک مقدار در یک دنباله (لیست، رشته، تاپل) استفاده می‌شوند و بسیار خوانا و پایتونیک (Pythonic) هستند.

۳. عملگرهای بیتی (Bitwise Operators)

این عملگرها مستقیماً روی بیت‌های (0 و 1) اعداد کار می‌کنند. این مبحث در برنامه‌نویسی سطح پایین، رمزنگاری و کار با شبکه کاربرد دارد.

• & (AND بیتی)
• | (OR بیتی)
• ^ (XOR بیتی)
• ~ (NOT بیتی)
• << (شیفت به چپ)
• >> (شیفت به راست)

مثال محاسبات بیتی

۴. تقدم عملگرها (Operator Precedence)

ترتیب اجرای عملگرها در پایتون حیاتی است. اگر این ترتیب را ندانید، نتایج محاسبات غلط خواهد شد. ترتیب کلی به صورت زیر است (از بالا به پایین):

1. پرانتز ()
2. توان **
3. علامت مثبت/منفی یکانی +x, -x و ~x
4. ضرب، تقسیم، باقی‌مانده *, /, //, %
5. جمع و تفریق +, -
6. شیفت‌های بیتی <<, >>
7. AND بیتی &
8. XOR و OR بیتی ^, |
9. مقایسه‌ها <=, <, >, >=
10. تساوی <>, ==, !=
11. عملگرهای انتساب =, %=, /=, ...
12. عملگرهای هویتی و عضویت is, is not, in, not in
13. عملگرهای منطقی not, or, and

مثال پیچیده حق تقدم

۵. عملگر Walrus (والروس)

در نسخه‌های جدید پایتون (3.8+) عملگر := معرفی شد که اجازه می‌دهد همزمان با برگرداندن مقدار، آن را در متغیر ذخیره کنید.