Python 課程 – 運算子（Operators）

主題：比較運算子（== != > < >= <=）

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簡介

在程式語言中，比較運算子是最常用的工具之一，幾乎所有的條件判斷、迴圈控制與資料篩選都離不開它。
Python 以直覺且易讀的語法提供了六種基本的比較運算子：==（等於）、!=（不等於）、>（大於）、<（小於）、>=（大於等於）以及 <=（小於等於）。正確掌握這些運算子的行為，不僅能寫出正確的邏輯，更能避免常見的錯誤與效能問題。

本篇文章針對 初學者到中級開發者，從概念說明、實作範例、常見陷阱到最佳實踐，完整闡述比較運算子的使用方式，並提供實務上常見的應用情境，讓你在寫程式時能更得心應手。

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核心概念

1. 基本比較運算子

運算子	語意	範例	結果
==	等於	5 == 5	True
!=	不等於	5 != 3	True
>	大於	7 > 4	True
<	小於	2 < 9	True
>=	大於等於	6 >= 6	True
<=	小於等於	3 <= 5	True

注意：比較運算子回傳的永遠是布林值 True 或 False，而非數字 1、0（除非自行轉型）。

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2. 物件比較的原則

Python 允許比較不同類型的物件，但 比較的意義必須明確：

• 數值類型（int, float, bool）可以直接比較。
• 字串 依照 Unicode 編碼逐字比較。
• 容器類型（list, tuple, dict）比較時會逐元素或鍵值對比。
• 自訂類別 若未實作比較魔法方法（__eq__、__lt__…），比較會以 物件的身份（id） 為基礎，通常得到 False。

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3. 鏈式比較

Python 支援 鏈式比較，如 a < b < c，等價於 a < b and b < c，且只會 一次 評估中間變數 b，提升效能且語意更清晰。

age = 25
if 18 <= age <= 30:
    print("符合成年且在 18~30 歲之間")

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程式碼範例

以下範例皆以 Python 為語言，使用 ```python 標記。

範例 1：基本比較與條件判斷

# 判斷使用者輸入的年齡是否符合投票資格（年滿 18 歲）
age = int(input("請輸入年齡: "))

if age >= 18:
    print("你可以投票！")
else:
    print("未達投票年齡")

說明：>= 用於比較 age 是否 大於或等於 18，結果為布林值，直接供 if 判斷。

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範例 2：字串比較與大小寫敏感

password = "OpenAI2025"

# 使用者輸入的密碼
user_input = input("請輸入密碼: ")

# 直接比較（大小寫必須完全相同）
if user_input == password:
    print("登入成功")
else:
    print("密碼錯誤")

提醒：字串比較是 大小寫敏感 的，若想忽略大小寫，可使用 .lower() 或 .casefold()。

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範例 3：列表（List）元素的比較

# 兩個排序好的列表
list_a = [1, 3, 5, 7]
list_b = [1, 3, 5, 9]

# 直接比較會逐元素比對，若任一位置不同則回傳 False
print(list_a == list_b)   # 輸出: False

# 想比較是否為「子集合」可使用 all() 搭配生成式
is_subset = all(item in list_b for item in list_a)
print(is_subset)          # 輸出: True

重點：== 針對容器會檢查 長度與順序 是否完全相同。

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範例 4：自訂類別的比較

class Point:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

    # 定義等於運算子
    def __eq__(self, other):
        if not isinstance(other, Point):
            return NotImplemented
        return self.x == other.x and self.y == other.y

p1 = Point(2, 3)
p2 = Point(2, 3)
p3 = Point(5, 1)

print(p1 == p2)   # True，因為座標相同
print(p1 == p3)   # False

說明：若要讓自訂物件支援 ==，必須實作 __eq__ 方法；同理，<、> 需要實作 __lt__、__gt__ 等。

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範例 5：鏈式比較的實務應用

# 判斷一個數字是否在 0~100 之間（含端點），同時不是 50
num = int(input("請輸入一個整數: "))

if 0 <= num <= 100 and num != 50:
    print(f"{num} 符合條件")
else:
    print(f"{num} 不符合條件")

技巧：將條件寫成 0 <= num <= 100，比 num >= 0 and num <= 100 更簡潔且可避免重複計算。

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常見陷阱與最佳實踐

陷阱	描述	解決方式
比較不同型別	1 == True 會回傳 True（因為 True 轉為 1）	盡量在比較前顯式轉型或使用 isinstance 檢查型別
字串大小寫	"Python" == "python" 為 False	比較前使用 .lower() 或 .casefold()
浮點數精度	0.1 + 0.2 == 0.3 會得到 False	使用 math.isclose() 或設定容差
使用 is vs ==	is 比較物件身份，== 比較值	只在需要檢查同一個物件（如 None）時使用 is
鏈式比較中的副作用	func() < 5 < func2() 會呼叫兩次函式	若函式有副作用，請先將結果存變數再比較

最佳實踐

1. 保持型別一致：在比較前先確保兩側的型別相同，避免隱式轉型帶來的意外。
2. 使用 in 取代多重 or：如 x == 1 or x == 2 or x == 3 → x in (1, 2, 3)。
3. 善用 any() / all()：對容器內的多重條件判斷更具可讀性。
4. 避免硬編碼：將比較值抽成常數或設定檔，提升維護性。
5. 測試邊界值：特別是 >=、<=，務必驗證等於端點的情況。

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實際應用場景

1. 表單驗證
   • 檢查使用者年齡、密碼長度、字元種類是否符合規範。
2. 資料篩選
   • 在 Pandas、SQLAlchemy 等工具中，使用比較運算子建立過濾條件（如 df[df['score'] >= 80]）。
3. 遊戲開發
   • 判斷角色屬性是否達到升級門檻、碰撞盒是否相交（座標比較）。
4. API 請求參數檢查
   • 確認分頁參數 page >= 1、limit <= 100，防止惡意請求。
5. 機器學習前處理
   • 把特徵值分箱（binning）時，用 <=、> 劃分區間。

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總結

比較運算子是 Python 程式設計的基礎且不可或缺 的工具。透過本文，你應已掌握：

• 六大比較運算子的語意與回傳值。
• 物件比較的原則與自訂類別的實作方式。
• 鏈式比較的語法糖與效能優勢。
• 常見的陷阱、最佳實踐以及實務應用情境。

在日常開發中，保持型別一致、善用鏈式比較與容器判斷，不僅能寫出更具可讀性與維護性的程式，也能減少潛在的錯誤。未來無論是寫簡單的條件判斷或是建構複雜的資料篩選邏輯，這些比較運算子都將是你最得力的助手。

祝你在 Python 的學習旅程中，比較順利、邏輯清晰！ 🚀