بولین (bool)

نوع داده بولین (bool) در پایتون نمایانگر مقادیر منطقی (Boolean) است و تنها دو مقدار ممکن دارد: True و False. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های bool در پایتون این است که یک زیرنوع از عدد صحیح به شمار می‌رود؛ یعنی True دقیقاً معادل عدد صحیح 1 و False دقیقاً معادل عدد صحیح 0 است. این طراحی به برنامه‌نویس امکان می‌دهد مقادیر نوع داده بولین را مستقیماً در محاسبات عددی استفاده کند. البته مفهوم ارزیابی صحت در پایتون بسیار فراتر از نوع bool است؛ هر شیء پایتون می‌تواند در یک زمینه بولین ارزیابی شود و پایتون قوانین مشخصی تعریف کرده که کدام اشیاء False و کدام True هستند.

ایجاد بولین در پایتون

داده‌هایی از نوع بولین در پایتون را می‌توان به روش‌های مختلفی ساخت.

۱) نوشتار مستقیم:

>>> x = True
>>> y = False
>>> type(x)
<class 'bool'>

۲) نتیجه عملگرهای مقایسه:

>>> 5 > 3
True
>>> 5 == 3
False
>>> 10 != 10
False

۳) تابع bool: سازنده نوع داده بولین در پایتون، تابع bool است:

bool(object=False)

مقدار بازگشتی تابع bool همیشه یکی از دو مقدار True یا False است.

نکته: True و False کلیدواژه‌های از پیش تعریف‌شده در پایتون هستند (با حرف بزرگ) و نه رشته متنی. نوشتن true یا false با حرف کوچک خطای NameError می‌دهد.

بولین به عنوان زیرنوع عدد صحیح

نوع داده bool در پایتون، یک زیرکلاس مستقیم از نوع عدد صحیح (int) است؛ یعنی True دقیقاً معادل عدد صحیح 1 و False دقیقاً معادل عدد صحیح 0 است. این رابطه یکی از جالب‌ترین طراحی‌های پایتون است:

>>> isinstance(True, int)
True
>>> int(True)
1
>>> int(False)
0
>>> True + True
2
>>> True + False
1
>>> True * 5
5

ارزیابی درستی در پایتون

یکی از قدرتمندترین ویژگی‌های پایتون این است که هر شیء می‌تواند در یک زمینه بولین (مثل شرط if یا while) ارزیابی شود. پایتون متد __bool__ و سپس __len__ شیء را بررسی می‌کند. پایتون هر آبجکتی را True می‌داند مگر آنکه یکی از مقادیر falsy باشد. این مقادیر عبارتند از:

• ثابت‌های False و None
• صفر در هر نوع عددی: 0، 0.0، 0j
• دنباله‌ها و مجموعه‌های خالی: “”، []، ()، {}، set()، range(0)
• آبجکت‌هایی که متد __bool__ آن‌ها False یا متد __len__ آن‌ها 0 برمی‌گرداند

تمام مقادیر دیگر، از نظر پایتون True هستند.

عملگرهای بولین در پایتون

پایتون سه عملگر بولین دارد. نکته‌ی کلیدی این است که and و or همیشه یکی از عملوندها را برمی‌گردانند؛ نه لزوماً True یا False. در ادامه، تعدادی مثال از عملیات روی اعداد صحیح را با هم مرور خواهیم کرد.

عملگر not: تنها عملگر یک عملوندی (unary) بولین در پایتون است که مقدار بولین معکوس را برمی‌گرداند و همیشه True یا False است:

>>> not False
True
>>> not 0
True
>>> not ""
True
>>> not "hello"
False
>>> not []
True

اولویت not از and و or بیشتر است اما از عملگرهای مقایسه کمتر:

>>> not 3 > 2          # not (3 > 2)
False
>>> not 3 == 3         # not (3 == 3)
False

عملگر and: معادل عملگر «و» منطقی در پایتون است؛ اگر عملوند اول False باشد، عملوند دوم هرگز ارزیابی نمی‌شود. مقدار اولین عملوند False یا آخرین عملوند را برمی‌گرداند:

>>> True and True
True
>>> True and False
False
>>> False and True
False
>>> False and False
False
>>> 0 and "hello"
0
>>> "a" and "b"
'b'

عملگر or: معادل عملگر «یا» منطقی در پایتون است؛ اگر عملوند اول True باشد، عملوند دوم هرگز ارزیابی نمی‌شود. مقدار اولین عملوند True یا آخرین عملوند را برمی‌گرداند:

>>> True or True
True
>>> True or False
True
>>> False or True
True
>>> False or False
False
>>> 0 or "hello"
'hello'
>>> "" or "default"
'default'

اولویت عملگرهای بولین در پایتون

در پایتون، اولویت از بالا به پایین به صورت not > and > or است. یعنی ابتدا not، سپس and و در نهایت or ارزیابی می‌شود.

>>> True or False and False       # True or (False and False)
True
>>> (True or False) and False
False

>>> not True or True              # (not True) or True
True
>>> not (True or True)
False

عملگرهای مقایسه در پایتون

پایتون ۶ عملگر مقایسه دارد که همگی مقدار bool برمی‌گردانند:

>>> 5 > 3
True
>>> 5 < 3
False
>>> 5 >= 5
True
>>> 5 <= 4
False
>>> 5 == 5
True
>>> 5 != 4
True

پایتون از زنجیره‌بندی عملگرهای مقایسه پشتیبانی می‌کند که در ریاضیات رایج است:

>>> x = 5
>>> 1 < x < 10          # 1 < x and x < 10
True
>>> 1 < x < 3
False
>>> 0 <= x <= 10
True
>>> 1 < 2 < 3 < 4
True

عملگرهای هویت در پایتون

عملگر is در پایتون هویت شیء را بررسی می‌کند؛ دقت کنید که هنگام استفاده از is پایتون بررسی می‌کند که آیا دو متغیر به همان شیء در حافظه اشاره می‌کنند یا خیر. این بررسی صرفاً بر اساس مقادیر متغیرها نیست:

>>> a = [1, 2, 3]
>>> b = [1, 2, 3]
>>> a == b
True
>>> a is b
False

در مثال بالا مشاهده می‌کنید که مقادیر ۲ متغیر با هم برابرند ولی به دو آبجکت متفاوت در حافظه اشاره دارند.

عملگر is not دقیقاً رفتاری برعکس عملگر is دارد.

نکته طلایی: برای مقایسه با None، همیشه از عملگرهای is یا is not استفاده کنید، نه از ==!

عملگرهای بیتی روی bool در پایتون

چون bool در پایتون یک زیرنوع از int است، تمام عملگرهای بیتی روی آن کار می‌کنند:

>>> True & True        # bitwise AND
True
>>> True | False       # bitwise OR
True
>>> True ^ True        # bitwise XOR
False
>>> ~True              # bitwise NOT
-2
>>> ~False
-1

تذکر مهم: از عملگرهای بیتی & و | به جای and و or در شرط‌های بولین استفاده نکنید. عملگرهای & و | اتصال کوتاه ندارند و هر دو طرف را همیشه ارزیابی می‌کنند. این عملگرها برای عملیات بیتی روی اعداد طراحی شده‌اند، نه منطق بولین.

مثال واقعی از کاربرد بولین

در یک سناریوی فرضی، شما سیستم اعتبارسنجی فرم ثبت‌نام کاربر می‌نویسید. این سیستم از ارزیابی صحت پایتون، عملگرهای بولین و متد __bool__ برای کنترل جریان استفاده می‌کند. در این مثال از __bool__ برای تعریف صحت یک شیء سفارشی، عملگر and با اتصال کوتاه برای ترکیب نتایج، عملگر not برای بررسی ساده شکست اعتبارسنجی و از ترکیب تابع any با regex برای بررسی ویژگی‌های رمز عبور استفاده شد.

کدهای این مثال به همراه خروجی نهایی را می‌توانید از اینجا دانلود کنید.

سوالات متداول

جهت کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید به مستندات رسمی پایتون برای نوع داده بولین (bool) مراجعه کنید.