Pythonの演算子まとめ｜算術・比較・論理・in・is

演算子は「動作を表す記号」にすぎない

Python の演算子とは、Python に何らかの処理を指示する記号(または短いキーワード)のことです。2 つの値を足したり、比較したり、片方がもう片方を含んでいるかを調べたり──そんな役割を担います。基本的な数学記号はすでにお馴染みだと思いますが、Python にはそれ以外にも、論理・包含・同一性を扱うための演算子がいくつか用意されています。

ここからは、主要なカテゴリを順番に見ていきましょう。

算術演算子

おなじみの四則演算に加えて、Python ならではの演算子もいくつかあります。

print(10 + 3)   # 13
print(10 - 3)   # 7
print(10 * 3)   # 30
print(10 / 3)   # 3.3333333... — / always returns a float
print(10 // 3)  # 3 — floor division, drops the remainder
print(10 % 3)   # 1 — modulo, the remainder
print(10 ** 3)  # 1000 — exponent

このリストの中で、うっかり忘れがちなポイントが2つあります。

• / は両辺が整数でも float を返します。 10 / 2 の結果は 5.0 です。整数で割り算したいときは // を使いましょう。
• % は剰余（余り）を求める演算子です。 n が偶数かどうかを判定するなら、n % 2 == 0 が一番スッキリ書けます。

演算子の優先順位は一般的な数学のルールと同じです。** が最も強く、次に * と /、最後に + と - の順で結合します。もちろん、カッコを使えばこの順序を上書きできます。

print(2 + 3 * 4)      # 14, not 20
print((2 + 3) * 4)    # 20

疑わしいときはカッコを積極的に使いましょう。コストはゼロですし、意図がはっきりします。

比較演算子

比較演算子は6種類あり、どれも真偽値（bool）を返します。

print(5 == 5)    # True — equal?
print(5 != 6)    # True — not equal?
print(5 < 6)     # True
print(5 <= 5)    # True
print(6 > 5)     # True
print(6 >= 6)    # True

Pythonでは比較演算子を 連結 して書けます。これは他の言語ではあまり見ない、便利な書き方です。

age = 25

if 18 <= age < 65:
    print("Working age")

これは「age が 18 以上かつ 65 未満」と読めますね。内部的には 18 <= age and age < 65 と同じですが、こちらの書き方のほうが数式に近くて読みやすいです。

論理演算子(and / or / not)

Python の論理演算子は記号ではなく、英単語そのままで書きます。

logged_in = True
is_admin = False

print(logged_in and is_admin)   # False — both must be true
print(logged_in or is_admin)    # True — at least one must be true
print(not logged_in)            # False — flips the boolean

知っておくと得する細かい話が2つあります。

短絡評価（ショートサーキット評価） and は最初に falsy な値が出た時点で評価を止め、or は最初に truthy な値が出た時点で打ち切ります。左辺だけで結果が決まるなら、右辺は評価すらされません。この性質を使うと、エラーを安全に回避できます。

name = None

# name.upper() would blow up if name is None,
# but short-circuit saves us.
if name is not None and name.upper() == "ADMIN":
    print("Admin access")
else:
    print("Not admin")

and/or は True/False ではなく、実際の値を返します。 結果を決めた側のオペランドがそのまま返ってくるイメージです。

print(0 or "default")    # "default"
print("" or "default")   # "default"
print("value" or "fallback")  # "value"

print(1 and "end")       # "end"
print(0 and "never")     # 0

実際のコードでは name = user_input or "anonymous" のような書き方をよく見かけますが、これはこの挙動を利用したデフォルト値設定の定番パターンです。

代入演算子

= は値を代入します。複合代入演算子は、演算と代入をまとめて行います。

n = 10

n += 5    # same as n = n + 5
n -= 2    # n = n - 2
n *= 3    # n = n * 3
n //= 2   # n = n // 2
n %= 4    # n = n % 4
n **= 2   # n = n ** 2

print(n)

複合代入は文字列 (s += "more") やリスト (lst += [4, 5]) でも使えます。速くなるわけではなく、単に書く量が減るだけです。

メンバーシップ判定: in と not in

値がコンテナの中に含まれているかを調べる in 演算子です:

colors = ["red", "green", "blue"]

print("red" in colors)         # True
print("yellow" not in colors)  # True

text = "hello world"
print("world" in text)         # True
print("z" not in text)         # True

contacts = {"alice": 1, "bob": 2}
print("alice" in contacts)     # True (checks keys)

in はあらゆるイテラブルで使えます。リスト、タプル、セット、文字列、辞書などなんでもOKです。ただし、大きなデータで検索する場合、リストに対する in は O(n) ですが、セットや辞書なら O(1) になります。何度もメンバーシップを判定するような場面では、この違いが効いてきます。

同一性の判定: is と is not

is は値が等しいかではなく、2つの変数が同じオブジェクト（メモリ上の同じ実体）を指しているか をチェックします。

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

print(a == b)   # True — same contents
print(a is b)   # False — different objects
print(a is c)   # True — both name the same list

== を使う場面がほとんどです。is が本当に活きるのは、None や True、False と比較するときくらいです:

value = None

if value is None:
    print("no value")

コミュニティの慣習として、== None ではなく is None を使うのが鉄則です。is True も同様ですが、こちらを書く機会はほとんどありません。

ビット演算子(初読時は読み飛ばしてOK)

Python にはビット演算子(&、|、^、~、<<、>>)もあり、整数のビットを1つずつ操作できます。暗号処理や低レイヤのネットワーク、特定のアルゴリズムでは役立ちますが、最初に読むときは気にしなくて大丈夫です。

セイウチ演算子 (:=)

Python 3.8 で追加された := は、値の代入と返却を1つの式でまとめて行える演算子です。処理結果を変数に取り込みつつ、その場で条件判定したい場面で便利です。

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

if (count := len(numbers)) > 3:
    print(f"Got {count} items — more than expected")

セイウチ演算子を使わない場合、len(numbers) を2回呼ぶか、1行余分に書くことになります。必須の機能ではないので、重複を減らせる場面だけで使うのが吉です。

python 演算子の優先順位チートシート

実際によく使う演算子を、結合の強い順(優先度の高い順)に並べるとこうなります。

1. ** — べき乗
2. *、/、//、% — 乗算・除算系
3. +、- — 加算・減算
4. <、<=、>、>=、==、!= — 比較
5. not
6. and
7. or

迷ったら素直にカッコで囲みましょう。トリッキーに書くより、読みやすさを優先したほうが結局得します。

次は制御フローへ

演算子を一通り押さえたら、あとは条件式が書けるようになります。次のページで扱うのは if / elif / else です。演算子の評価結果に応じて、プログラムが進む道を分岐させる仕組みですね。