【Python】第四弹---深入理解Python控制流：从顺序到循环的全面解析

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1、顺序语句

2、条件语句

1、顺序语句

默认情况下, Python 的代码执行顺序是按照从上到下的顺序, 依次执行的.

print("1")
print("2")
print("3")

执行结果一定为 "123", 而不会出现 "321" 或者 "132" 等. 这种按照顺序执行的代码, 我们称为 顺序语句.

这个顺序是很关键的. 编程是一件明确无歧义的事情. 安排好任务的顺序, 计算机才能够正确的进行执行.
就好像人生的顺序, 是上学, 工作, 结婚, 生子. 一旦这里的顺序乱了, 就很麻烦.

2、条件语句

2.1、什么是条件语句

条件语句能够表达 "如果 ... 否则 ..." 这样的语义. 这构成了计算机中基础的逻辑判定.
条件语句也叫做 分支语句, 表示了接下来的逻辑可能有几种走向.

一个典型的例子:
如果丘处机没有路过牛家村,

1. 那么金兵不会死在郭, 杨两家手上
2. 郭, 杨两家就不会流亡北方
3. 郭夫人就不会去到大漠, 完颜洪烈就不会遇到包惜弱
4. 郭靖就不会和江南七怪救了铁木真
5. 蒙古就不会统一
6. 蒙古铁骑就不会西征
7. 欧洲就不会出现火药, 也就不会出现文艺复兴, 大航海.
8. 大炮就不会从欧洲传到日本, 日本得不到统一
9. 完颜洪烈就不会全力战, 金国内乱
10. 宋朝不会灭亡, 并诞生出资本主义. 中国成为最发达的国家.

如果 我认真敲代码
    我就很容易找到工作
否则
    我就容易毕业就失业

其中 "我认真敲代码" 称为条件. 如果条件成立(条件为真), 则会出现 "我就很容易找到工作" 这个情况. 如果条件不成立(条件为假), 则会出现 "我就容易毕业就失业".

当然, 同样的逻辑, 还可以反着表达.

如果 我选择躺平摆烂
    我就容易毕业就失业
否则
    我就很容易找到工作

虽然结构变了, 但是整体表达的语义是等价的.

PS: uu们, 你们是选择认真敲代码, 还是躺平摆烂呢?

2.2、语法格式

Python 中使用 if else 关键字表示条件语句.

(1) if

if expression:
    do_something1
    do_something2
next_something

如果 expression 值为 True, 则执行 do_something1, do_something2, next_something
如果 expression 值为 False, 则只执行 next_something, 不执行 do_something1, do_something2

在Python中，使用缩进代表执行哪些语句。

(2) if - else

if expression:
    do_something1
else:
    do_something2

如果 expression 值为 True, 则执行 do_something1
如果 expression 值为 False, 则执行 do_something2

(3) if - elif - else

if expression1:
    do_something1
elif expression2:
    do_something2
else:
    do_something3

如果 expression1 值为 True, 则执行 do_something1
如果 expression1 值为 False, 并且 expression2 为 True 则执行 do_something2
如果 expression1 值为 False, 并且 expression2 为 False 则执行 do_something3

注意: Python中的条件语句写法, 和很多编程语言不太一样.

if 后面的条件表达式, 没有 ( ), 使用 : 作为结尾.
if / else 命中条件后要执行的 "语句块", 使用缩进 (通常是 4 个空格或者 1 个 tab)来表示, 而不是 { }
对于多条件分支, 不是写作 else if, 而是 elif (合体了).

示例: 输入 1 表示愿意认真学习, 输入 2 表示躺平摆烂.

# input的返回值是字符串类型，因此使用字符串进行比较
choice = input("输入 1 表示认真学习, 输入 2 表示躺平摆烂: ")
if choice == "1":
    print("你会找到好工作!") # 使用缩进代表执行条件语句
elif choice == "2":
    print("你可能毕业就失业了!")
else:
    print("你的输入有误!")

2.3、缩进和代码块

代码块 指的是一组放在一起执行的代码.
在 Python 中使用缩进表示代码块. 不同级别的缩进, 程序的执行效果是不同的.

a = input("请输入一个整数: ")
if a == "1":
    print("hello")
    print("world")

a = input("请输入一个整数: ")
if a == "1":
    print("hello")
print("world")

注意上述代码的区别.

在代码1 中, print("world") 有一级缩进, 这个语句属于 if 内的代码块, 意味着条件成立, 才执行, 条件不成立, 则不执行.
在代码2 中, print("world") 没有缩进, 这个语句是 if 外部的代码, 不属于 if 内部的代码块. 意味着条件无论是否成立, 都会执行.

另外, 代码块内部还可以嵌套代码块.

a = input("请输入第一个整数: ")
b = input("请输入第二个整数: ")
if a == "1":
    if b == "2":
        print("hello")
    print("world")
print("python")

在这个代码中,

print("hello") 具有两级缩进, 属于 if b == "2" 条件成立的代码块.
print("world") 具有一级缩进, 属于 if a == "1" 条件成立的代码块.
print("python") 没有缩进, 无论上述两个条件是否成立, 该语句都会执行.

基于缩进的方式表示代码块, 带来的好处就是强制要求程序猿要写明确的缩进, 来明确代码之间的相对关系. 如果缩进书写的不对, 则直接报错.

像 C++ / Java 这些语言, 即使完全不写缩进, 语法也不会报错. 代码可读性就比较差.

同时, 带来的坏处就是, 如果缩进层次比较多, 就容易分不清楚某个语句属于哪个层级.

if a == 1:
   if b == 2:
       if c == 3:
           if d == 4:
               if e == 5:
                   if f == 6:
                       if g == 7:
                 
print("hello")
                   print("1")
   
print("2")

请问, 上述代码中的 print("1") 和 print("2") 属于哪一级缩进?

因此, 就有了 "写 Python 需要自备游标卡尺" 这个梗.

2.4、练习

(1) 输入一个整数, 判定是否是奇数

# 输入一个整数, 判定是否是奇数
# input返回值是字符串类型，需要转换成整型
num = int(input("请输入一个整数：")) 
if num % 2 == 0:
    print(f"num = {num}是偶数")
else:
    print(f"num = {num}不是偶数")

(2) 输入一个整数, 判定是正数还是负数

# 输入一个整数, 判定是正数还是负数
num = int(input("请输入一个整数："))
if num > 0:
    print(f"num = {num} 是正数")
elif num < 0:
    print(f"num = {num} 是负数")
else:
    print(f"num = {num} 等于0")

(3) 判定年份是否是闰年

闰年规则

1、能被4整除但是不能被100整除

2、能被400整除

方式一

# 判定年份是否是闰年
year = int(input('请输入年份：'))
if year % 100 == 0:
    # 判断世纪闰年
    if year % 400 == 0:
        print(f'year = {year} 是闰年')
    else:
        print(f'year = {year} 是平年')
else:
    # 判断普通闰年
    if year % 4 == 0:
        print(f'year = {year} 是闰年')
    else:
        print(f'year = {year} 是平年')

方式二(逻辑关系符)

year = int(input('请输入年份：'))
if year % 400 == 0 or (year % 4 == 0 and year % 100 != 0):
    print(f'year = {year} 是闰年')
else:
    print(f'year = {year} 是平年')

2.5、空语句 pass

代码示例: 输入一个数字, 如果数字为 1, 则打印 hello.

a = int(input("请输入一个整数:"))
if a == 1:
    print("hello")

这个代码也可以等价写成

a = int(input("请输入一个整数:"))
if a != 1:
    pass
else:
   print("hello")

其中 pass 表示空语句, 并不会对程序的执行有任何影响, 只是占个位置, 保持 Python 语法格式符合要求.

如果代码写作

a = int(input("请输入一个整数:"))
if a != 1:

else:
    print("hello")

程序是不符合 Python 语法的, 会直接报错.

3、循环语句

有些操作是需要反复执行的. 这种就需要使用循环.

3.1、while 循环

基本语法格式

while 条件:
    循环体

条件为真, 则执行循环体代码.
条件为假, 则结束循环.

代码示例: 打印 1-10 的整数

# 打印 1-10 的整数
num = 1
while num <= 10:
    print(num)
    num += 1

代码示例: 计算 1-100 的和

# 计算 1-100 的和
num = 1 # 枚举1-100的数
sum = 0 # 计算总和
while num <= 100:
    sum += num
    num += 1
print(f'总和 sum = {sum}')

此处是为了联系while循环，还可以使用其他方式计算1-100的和。

代码示例: 计算 5 的阶乘

# 计算 5 的阶乘 5 * 4 * 3 * 2 * 1
num = 5
fac = 1 # factorial 阶乘英文单词
while num >= 1:
    fac *= num
    num -= 1
print(f'num的阶乘为{fac}')

代码示例: 求 1! + 2! + 3! + 4! + 5!

方式一

# 求 1! + 2! + 3! + 4! + 5!
num = 1
sum = 0
while num <= 5:
    fac =1
    i = 1
    while i <= num:
        # 计算1-5之间的阶乘
        fac *= i
        i +=1
    # 累加阶乘并将num+1
    sum += fac
    num += 1
print(f'sum = {sum}')

这个程序用到了两重循环.
也就是在循环语句中也可以套循环.

方式二

因为 2！= 1！* 2，3！ = 2！ *3，因此我们可以对循环进行优化，每次累加前面一个数的阶乘 * 该数值即可。

num = 1
fac = 1
sum = 0
while num <= 5:
    fac *= num
    sum += fac
    num += 1
print(f'sum = {sum}')

3.2、for 循环

基本语法格式

for 循环变量 in 可迭代对象:
    循环体

注意:

python 的 for 和其他语言不同, 没有 "初始化语句", "循环条件判定语句", "循环变量更新语句", 而是更加简单
所谓的 "可迭代对象", 指的是 "内部包含多个元素, 能一个一个把元素取出来的特殊变量"

代码示例: 打印 1-10

# 打印 1-10
for num in range(1,11):
    print(num)

使用 range 函数, 能够生成一个可迭代对象. 生成的范围是 [1, 11), 也就是 [1, 10]

代码示例: 打印 2, 4, 6, 8, 10

# 打印 2, 4, 6, 8, 10
for num in range(2,12,2):
    print(num)

通过 range 的第三个参数, 可以指定迭代时候的 "步长". 也就是一次让循环变量加几.

代码示例: 打印 10-1

# 打印 10-1
for num in range(10,0,-1):
    print(num)

range 的步长也可以设定成负数，-1表示让循环变量减1.

代码示例: 求 1 - 100 的和

# 求 1 - 100 的和
sum = 0
for num in range(1,101):
    sum += num
print(f'sum = {sum}')

3.3、continue

continue 表示结束这次循环, 进入下次循环.

代码示例: 模拟吃包子. 吃第 3 个包子的时候吃出了一只虫.

for i in range(1,6):
    if i ==3: # i 等于3进入下一次循环
        continue
    print(f'吃完第{i}个包子')

3.4、break

break 表示结束整个循环

代码示例: 模拟吃包子. 吃第 3 个包子的时候吃出了半只虫.

for i in range(1,6):
    if i == 3: # i 等于3跳出循环
        break
    print(f'吃完了第{i}个包子')

代码示例: 输入若干个数字, 求平均值. 使用 "分号" 作为结尾.

# 输入若干个数字, 求平均值. 使用 "分号" 作为结尾.
sum = 0 # 计算数字总和
count = 0 # 记录数字个数
while True:
    num = input("请输入数字：")
    if num == ";":
        break
    num = float(num)
    sum += num
    count += 1
print(f'平均值 = {sum / count}')

注意：需要一个一个输入！！！