分类:四则运算顺序

来自Big Physics


定义和含义

四则运算顺序‎,指的是,进行四则运算时需要遵守的基本顺序。

层次标注

在这里,它属于第一层知识,即程序性知识。

具体内容

四则运算顺序确保了四则运算在混合运算时的正确性,具体如下:

  1. 括号就先算括号中的运算,也就是括号中的运算具有比括号外的运算更高的优先级。至于括号内部的运算,依然遵循基本的运算顺序。如果有多层嵌套的括号,从最内层开始计算。如 [math]\displaystyle{ 2 \times(3+(4-1)) }[/math] , 先计算最内层括号 [math]\displaystyle{ 4-1=3 }[/math] , 然后计算外层括号 [math]\displaystyle{ 3+3=6 }[/math] , 最后进行乘法 [math]\displaystyle{ 2 \times 6=12 }[/math]
  2. 有优先级更高的运算,则先计算这些高优先级的运算。而一般来说,简写的运算都是比它简写前的运算有更高的优先级。举个例子,乘法加法有更高的优先级,因为乘法本身是重复的加法,在运算上就表现为加法的简写[1],于是乘法比加法的优先级要更高;例如,幂运算是乘法的简写运算,于是幂运算比乘法的优先级要更高。如[math]\displaystyle{ 2+3 \times 4^2 }[/math],先计算幂运算[math]\displaystyle{ 4^2 = 16 }[/math],然后计算乘法[math]\displaystyle{ 3 \times 16 = 48 }[/math],最后计算[math]\displaystyle{ 2+48 = 50 }[/math]
  3. 同一层次的运算,就遵循从左到右的顺序依次进行计算就可以。如[math]\displaystyle{ 4+1-2 }[/math],从左到右依次计算就行。
  4. 如果运算符合运算律,如果有需要,可以使用运算律进行变换,改变运算顺序。

辅助理解的解释

你可能已经通过了先乘除后加减这个说法,它指的是,乘法和除法(乘法和除法本身是同等优先级)具有比加法和减法更高的优先级(加法和减法本身是同等优先级)。

至于为什么会是这样的规则呢?换句话说,一般的计算规则到底是什么?之所以是先乘除后加减,这是因为,乘法本身是重复的加法,在运算上就表现为加法的简写[1]。而一个运算的简写形式,是具有特殊含义的,一旦拆开就失去了它的特殊含义,所以是不能被拆开的,所以乘法的运算优先级比加法高。同时,除法本身是重复的减法,于是除法也是减法的简写,所以除法的运算优先级也比减法高。再由于我们知道减法可以看作是加法,所以加法和减法是同级的运算,于是按照从左到右的顺序依次计算就行,而乘法和除法由于是加法和减法简写的运算,于是比加法和减法有更高的优先级。

于是你按照这样的解释,还能发现这样的规则还可以向更高的维度推广。例如,在类似于平方立方这样的简写的幂运算,它本身是乘法的简写运算,例如 [math]\displaystyle{ 3^2 }[/math][math]\displaystyle{ 4^3 }[/math] ,这样的简写运算有它本身特殊的含义,所以也是不能被拆开的,于是平方和立方的运算的优先级比乘法要高,比加法减法就更高了。

一旦你思考清楚了这些内容,你会发现你根本不用去记住任何的计算规则,只需要理解这些运算的本质含义是什么即可。

  1. 1.0 1.1 吴金闪,《小数数学这样学》,浙江人民出版社,2023, http://www.systemsci.org/jinshanw/books

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