運算次序

在數學和電腦科學中,運算次序(也稱為運算順序運算子優先順序)是指決定在表示式中的哪一運算子首先被執行的規則。

比如,在四則運算中,一般有先乘除後加減的規定。就是說在這樣的式子中,按規定會先對3和4作乘法,得出12,然後再把2和12加起來,最後就得出14。

自引入現代的代數標記法,乘法總是擁有比加法更高的優先次序。而16和17世紀引入了指數(乘冪)以後,指數總是擁有比加法和乘法更高的優先次序。這個規則的定立消除了混淆並允許了標記更加簡潔。當需要越過這規則,甚至簡單地強調一下,括號 ( ) 會用以標示另一次序或者是強調預定次序來避免混亂。例如 需要加優先於乘,而 需要加優先於乘冪。為了方便閱讀,有時括弧會換為方括弧,例如 。

基本規則
一般用於算術和编程语言的運算次序如下:但部分程式和编程语言,典型例子是Microsoft Excel(和其他試算表程式)和编程语言Bc,一元運算子比二元運算子優先,換言之,負號優先於指數,所以在這些語言中 會解讀為 。這不適用於二元減號 − :例如在Microsoft Excel,=-2^2、=-(2)^2和=0+-2^2會得出4,不過=0-2^2和=-(2^2)會得出−4。

乘除混合
同樣,使用斜杠符號 / 在諸如 之類的表達式中可能會有歧義。如果改寫成並把除法解讀為倒數乘法,就變成:
:

以此解讀 就等於 。不過在部分學術文書中,省略了乘號的乘法被視為優先於除, 等於 而不是 。舉一例子,學術期刊物理評論的交稿說明中講明乘優先於斜杠符號標示的除,而其他著名物理課本也有此規定,包括朗道和利夫希茨編纂的《理論物理學教程》以及《費曼物理學講義》。

記憶術
基本上,各國都有不同的口訣讓學生記著運算次序。英文的口訣會以運算子的字首構成。

  • 中文地區一般以「先乘除後加減」作為口訣,但是當中沒有涵蓋指數
  • 美國普遍使用「PEMDAS」,代表「Parentheses(括號), Exponents(指數), Multiplication(乘)/Division(除), Addition(加)/Subtraction(減)」
  • 加拿大與紐西蘭使用「BEMDAS」,代表「Brackets(括號), Exponents(指數), Multiplication(乘)/Division(除), Addition(加)/Subtraction(減)」
  • 其他英語地區普遍使用「BOMDAS」

這些口訣都有機會導致誤導,例如誤以為「先加後減」,就會錯誤地運算。
:
不是等同於 。

但是,以符號 ^ 或箭頭 (↑) 作表其運算子的時候,並沒有普遍標準。例如,Microsoft Excel把a^b^c理解成 ,而Google Search和Wolfram Alpha就理解成 。所以4^3^2在前者會計成4096,在後者會計成262144。

連除
連除也存在同樣的含糊,例如 既可解讀為
:
又可解讀為
:
從左至右的計算原則使前者更加普遍。而且把除數變成分數的計算習慣也大大減少了含糊的產生。

參見

  • 运算
  • 6÷2(1+2)

資料來源

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