Python从0到100(五):Python分支结构和循环结构

一、分支结构:

Python中的分支结构和循环结构是编写程序时常用的控制结构。在Python中,分支结构通过if、elif和else关键字来实现条件判断。在使用if语句时,程序会根据条件表达式的真假执行相应的代码块。

if condition1:
    # 如果条件1为真,则执行这里的代码
elif condition2:
    # 如果条件1为假,条件2为真,则执行这里的代码
else:
    # 如果以上条件都不满足,则执行这里的代码

1.if语句的使用

在Python中,要构造分支结构可以使用if、elif和else关键字。所谓关键字就是有特殊含义的单词,像if和else就是专门用于构造分支结构的关键字,很显然你不能够使用它作为变量名。下面的例子中演示了如何构造一个分支结构。

username = input('请输入用户名: ')
password = input('请输入口令: ')
# 用户名是admin且密码是123456则身份验证成功否则身份验证失败
if username == 'admin' and password == '123456':
    print('身份验证成功!')
else:
    print('身份验证失败!')

1.1if 语句

if语句是最简单的条件判断语句,它可以控制程序的执行流程。

 if 判断条件:
        满足条件时要做的事情1…
        满足条件时要做的事情2…
        ...(省略)...
        满足条件时要做的事情n…

1.2if-else语句

 if 条件:
        满足条件时要做的事情1
        满足条件时要做的事情2
        ...(省略)...
        满足条件时要做的事情3
    else:
        不满足条件时要做的事情1
        不满足条件时要做的事情2
        ...(省略)...
        不满足条件时要做的事情n

1.3if-elif语句

 if 判断条件1:
        满足条件1时要做的事情
elif 判断条件2:
        满足条件2时要做的事情
elif 判断条件3:
        满足条件3时要做的事情
  • 当满足判断条件1时,执行满足条件1时要做的事情,然后整个if结束;
  • 如果不满足判断条件1,那么判断是都满足条件2,如果满足判断条件2,就执行满足条件2时要做的事情,然后整个if结束
  • 当不满足判断条件1和判断条件2,如果满足判断条件3,则执行满足判断条件3时要做的事情,然后整个if结束。

    1.4if嵌套

    日常案例:坐车流程

    if嵌套指的是在if或者if-else语句里面包含if或者if-else。

     if 条件1:
            满足条件1 做的事情1
            满足条件1 做的事情2
            ...(省略)...
            if 条件2:
                满足条件2 做的事情1
                满足条件2 做的事情2
                ...(省略)...
    

    2.if语句实际操作

    2.1英制单位英寸与公制单位厘米互换。

    value = float(input('请输入长度: '))
    unit = input('请输入单位: ')
    if unit == 'in' or unit == '英寸':
        print('%f英寸 = %f厘米' % (value, value * 2.54))
    elif unit == 'cm' or unit == '厘米':
        print('%f厘米 = %f英寸' % (value, value / 2.54))
    else:
        print('请输入有效的单位')
    

    2.2百分制成绩转换为等级制成绩。

    要求:如果输入的成绩在90分以上(含90分)输出A;80分-90分(不含90分)输出B;70分-80分(不含80分)输出C;60分-70分(不含70分)输出D;60分以下输出E。

    score = float(input('请输入成绩: '))
    if score >= 90:
        grade = 'A'
    elif score >= 80:
        grade = 'B'
    elif score >= 70:
        grade = 'C'
    elif score >= 60:
        grade = 'D'
    else:
        grade = 'E'
    print('对应的等级是:', grade)
    

    3.3输入三条边长,如果能构成三角形就计算周长和面积。

    a = float(input('a = '))
    b = float(input('b = '))
    c = float(input('c = '))
    if a + b > c and a + c > b and b + c > a:
        peri = a + b + c
        print(f'周长: {peri}')
        half = peri / 2
        area = (half * (half - a) * (half - b) * (half - c)) ** 0.5
        print(f'面积: {area}')
    else:
        print('不能构成三角形')
    

    二、循环结构:

    我们在写程序的时候,一定会遇到需要重复执行某条指令或某些指令的场景。如果要实现每隔1秒中在屏幕上打印一次“hello, world”并持续打印一个小时,我们肯定不能够直接把print('hello, world')这句代码写3600遍,这里我们需要构造循环结构。所谓循环结构,就是程序中控制某条或某些指令重复执行的结构。Python提供了两种主要的循环结构,分别是for循环和while循环。

    1.while循环

    while循环语法格式:

    while 条件表达式:
         条件满足,执行循环语句
    

    条件表达式永远为true,无限循环。

    如果要构造不知道具体循环次数的循环结构,我们推荐使用while循环。while循环通过一个能够产生bool值的表达式来控制循环,当表达式的值为True时则继续循环,当表达式的值为False时则结束循环。

    下面我们通过一个“猜数字”的小游戏来看看如何使用while循环。猜数字游戏的规则是:计算机出一个1到100之间的随机数,玩家输入自己猜的数字,计算机给出对应的提示信息(大一点、小一点或猜对了),如果玩家猜中了数字,计算机提示用户一共猜了多少次,游戏结束,否则游戏继续。

    import random
    # 产生一个1-100范围的随机数
    answer = random.randint(1, 100)
    counter = 0
    while True:
        counter += 1
        number = int(input('请输入: '))
        if number < answer:
            print('大一点')
        elif number > answer:
            print('小一点')
        else:
            print('恭喜你猜对了!')
            break
    # 当退出while循环的时候显示用户一共猜了多少次
    print(f'你总共猜了{counter}次')
    

    2.for循环

    Python中的for循环可以遍历任何序列的项目:

    语法格式:

    for 变量 in 序列:
        循环语句
    

    例如:

    for i in [0,1,2]:   
    	print(i)
    

    考虑到我们使用的数值范围经常变化,Python提供了一个内置range()函数,它可以生成一个数字序列。

    语法格式:

    for i in range(start,end):
         执行循环语句
    
    • 程序在执行for循环时:
    • 循环计时器变量i被设置为start;
    • 执行循环语句;
    • i 递增
    • 每设置一个新值都会执行一次循环
    • 当i等于end时,循环结束。

      3.while嵌套

      while嵌套指的是while循环里面还包含while循环。

       while 条件1:
              条件1满足时,做的事情1
              条件1满足时,做的事情2
              条件1满足时,做的事情3
              ...(省略)...
              while 条件2:
                  条件2满足时,做的事情1
                  条件2满足时,做的事情2
                  条件2满足时,做的事情3
                  ...(省略)...
      

      三、Python的其他语句

      1.break语句

      break语句用于结束整个循环。 轮询列表变量ls,当轮询到"深"这个字时候,直接结束整个for循环,从而只打印"深"之前的"桃花潭水":

      ls=["桃","花","潭","水","深","千","尺"]
      s=""
      for i in ls:
          if i == "深":
              break
          s = s + i
      print(s)
      

      我们对比一下两个程序:

      第一个:

       for i in range(5):
            print("-------")
            print (i)
      

      第二个:

      i=1
      for i in range(5):
           i+=1
           print("-------")
           if i==3:
               break
           print(i)
      

      第一个是输出五次-------和数字,而第二次是循环前三次,第三次时i=3,触发break语句,结束遍历。

      2.continue语句

      continue的作用是用来结束本次循环,紧接着执行下一次的循环。for循环遍历字符串s,当遍历到字符等于"l"的时候,continue关键字仅仅只结束当前这一轮循环,而不会结束全部循环,所以当第三第四次遍历到"l"以后,for循环会继续遍历列表下一个字符,即"o"。所以最终纳入n=n+1统计的字符是"heoword",一共7个。

      s="helloworld"
      n=0
      for i in s:
          if i == "l":
              continue
          n = n + 1
      print(n)
      

      对比一下这两个语句有啥不同:

      第一个:

       for i in range(5):
            print("-------")
            print i
      

      第二个:

      i=1
      for i in range(5):
           i+=1
           print("-------")
           if i==3:
               continue
           print(i)
      

      第一个就是正常输出五次-------和数字,而第二次第三次遍历因为受到continue语句影响,第三次循环中间中断,不需要打印数字,直接进行第四次循环。

      3.pass语句

      pass是空语句,它是为了保持程序结构完整性。

      pass语句不做任何事情,用作占位。

      for letter in 'Runoob': 
         if letter == 'o':
            pass
            print ('执行 pass 块')
         print ('当前字母 :', letter)
      print ("Good bye!")
      

      4.else语句

      else语句可以和循环语句结合使用,并且else语句旨在循环完成后执行。

      四、嵌套的循环结构

      和分支结构一样,循环结构也是可以嵌套的,也就是说在循环中还可以构造循环结构。下面的例子演示了如何通过嵌套的循环来输出一个乘法口诀表(九九表)。

      for i in range(1, 10):
          for j in range(1, i + 1):
              print(f'{i}*{j}={i * j}', end='\t')
          print()
      

      很显然,在上面的代码中,外层循环用来控制一共会产生9行的输出,而内层循环用来控制每一行会输出多少列。内层循环中的输出就是九九表一行中的所有列,所以在内层循环完成时,有一个print()来实现换行输出的效果。

      五、循环的例子

      1.输入一个正整数判断它是不是素数。

      提示:素数指的是只能被1和自身整除的大于1的整数。

      num = int(input('请输入一个正整数: '))
      end = int(num ** 0.5)
      is_prime = True
      for x in range(2, end + 1):
          if num % x == 0:
              is_prime = False
              break
      if is_prime and num != 1:
          print(f'{num}是素数')
      else:
          print(f'{num}不是素数')
      

      2.输入两个正整数,计算它们的最大公约数和最小公倍数。

      提示:两个数的最大公约数是两个数的公共因子中最大的那个数;两个数的最小公倍数则是能够同时被两个数整除的最小的那个数。

      x = int(input('x = '))
      y = int(input('y = '))
      for factor in range(x, 0, -1):
          if x % factor == 0 and y % factor == 0:
              print(f'{x}和{y}的最大公约数是{factor}')
              print(f'{x}和{y}的最小公倍数是{x * y // factor}')
              break
      

      如果知道循环的次数,我们通常使用for循环;如果循环次数不能确定,可以用while循环。在循环中还可以使用break来提前结束循环。

      通过合理地运用分支结构和循环结构,可以使程序按照不同条件做出相应的处理,并且重复执行特定的代码块,从而实现更加复杂和灵活的逻辑控制。这些控制结构是编写Python程序时的基础,掌握好它们能够帮助开发者编写出更加高效、功能完善的程序。

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