《Python从小白到大牛》第8章 控制语句

Posted 2020-12-26

程序设计中的控制语句有三种，即顺序、分支和循环语句。Python程序通过控制语句来管理程序流，完成一定的任务。程序流是由若干个语句组成的，语句可以是一条单一的语句，也可以是复合语句。Python中的控制语句有以下几类：

• 分支语句：if

• 循环语句：while和for

• 跳转语句：break、continue和return

分支语句

分支语句提供了一种控制机制，使得程序具有了“判断能力”，能够像人类的大脑一样分析问题。分支语句又称条件语句，条件语句使部分程序可根据某些表达式的值被有选择地执行。

Python中的分支语句只有if语句。if语句有三种结构：if结构、if-else结构和elif结构三种。

if结构

如果条件计算为True就执行语句组，否则就执行if结构后面的语句。语法结构如下：

if 条件 :
  语句组

if结构示例代码如下：

# coding=utf-8
# 代码文件：chapter8/8.1.1/hello.py

import sys

score = int(sys.argv[1]) # 获得命令行传入的参数 ①

if score >= 85:
    print("您真优秀！")

if score < 60:
    print("您需要加倍努力！")

if (score >= 60) and (score < 85):
    print("您的成绩还可以，仍需继续努力！")

为了灵活输入分数（score）本例中使用了sys.argv，sys.argv能够返回命令行参数列表，见代码第①行。sys.argv[1]返回参数列表的第二个元素，因为第一个元素（sys.argv[0]）是执行的Python文件名。由于参数列表中元素的字符串，所以还需要使用int函数将字符串转换为int类型。另外，为了使用sys.argv命令行参数列表，还需要在文件开始通过import
sys语句导入sys模块。

执行时需要打开Windows命令行提示符，输入如下指令，如图8-1所示。

python ch8.1.1.py 80

如果在程序需要获取sys.argv[0]元素返回值是ch8.1.1.py。

注意 使用sys.argv获取命令行参数列表的程序代码，不能在Python
Shell环境下运行获得参数列表。

if-else结构

几乎所有的计算机语言都有这个结构，而且结构的格式基本相同，语句如下：

if 条件 :
   语句组1 
else :
   语句组2 

当程序执行到if语句时，先判断条件，如果值为True，则执行语句组1，然后跳过else语句及语句组2，继续执行后面的语句。如果条件为False，则忽略语句组1而直接执行语句组2，然后继续执行后面的语句。

if-else结构示例代码如下：

# coding=utf-8
# 代码文件：chapter8/ch8.1.2.py

import sys

score = int(sys.argv[1])  # 获得命令行传入的参数

if score >= 60:
    print("及格")
    if score >= 90:
        print("优秀")
else:
print("不及格")

示例执行过程参考8.1.1节，这里不再赘述。

elif结构

elif结构如下：

if 条件1 : 
    语句组1 
elif 条件2 :
    语句组2
elif 条件3 :
    语句组3 
... 
elif 条件n :
    语句组n
else :
    语句组n＋1

可以看出，elif结构实际上是if-else结构的多层嵌套，它明显的特点就是在多个分支中只执行一个语句组，而其他分支都不执行，所以这种结构可以用于有多种判断结果的分支中。

elif结构示例代码如下：

# coding=utf-8
# 代码文件：chapter8/ch8.1.3.py

import sys

score = int(sys.argv[1])  # 获得命令行传入的参数

if score >= 90:
    grade = ‘A‘
elif score >= 80:
    grade = ‘B‘
elif score >= 70:
    grade = ‘C‘
elif score >= 60:
    grade = ‘D‘
else:
    grade = ‘F‘

print("Grade = " + grade)

示例执行过程参考8.1.1节，这里不再赘述。

三元运算符替代品——条件表达式

在前面学习运算符时，并没有提到类似Java语言的三元运算符[^1]。为提供类似的功能Python提供了条件表达式，条件表达式语法如下：
[^1]: 三元运算符的语法形式：条件 ? 表达式1 :
表达式2，当条件为真时，表达式1返回，否则表达式2返回。

>   表达式1 if 条件 else 表达式2

其中，当条件计算为True时，返回表达式1，否则返回表达式2。

条件表达式例代码如下：

# coding=utf-8
# 代码文件：chapter8/ch8.1.4.py

import sys

score = int(sys.argv[1])  # 获得命令行传入的参数

result = ‘及格‘ if score >= 60 else ‘不及格‘
print(result)

示例执行过程参考8.1.1节，这里不再赘述。

从示例可见，条件表达式事实上就是if-else结构，而普通的if-else结构不是表达式，不会有返回值，而条件表达式比较进行条件判断，而且还会有返回值。

循环语句

循环语句能够使程序代码重复执行。Python支持两种循环构造类型：while和for。

while语句

while语句是一种先判断的循环结构，格式如下：

while 循环条件 : 
    语句组 
[else:    
    语句组]

while循环没有初始化语句，循环次数是不可知的，只要循环条件满足，循环就会一直执行循环体。while循环中可以带有else语句，else语句将在8.3节详细介绍。

下面看一个简单的示例，代码如下：

# coding=utf-8
# 代码文件：chapter8/ch8.2.1.py

i = 0

while i * i < 100_000:
    i += 1

print("i = {0}".format(i))
print("i * i = {0}".format(i * i))

输出结果如下：

i = 317
i * i = 100489

上述程序代码的目的是找到平方数小于100_000的最大整数。使用while循环需要注意几点，while循环条件语句中只能写一个表达式，而且是一个布尔型表达式，那么如果循环体中需要循环变量，就必须在while语句之前对循环变量进行初始化。本例中先给i赋值为0，然后在循环体内部必须通过语句更改循环变量的值，否则将会发生死循环。

提示
为了阅读方便，整数和浮点数均可添加多个0或下划线以提高可读性，如000.01563和_360_000，两种格式均不会影响实际值。下划线一般是每三位加一个。

for语句

for语句是应用最广泛、功能最强的一种循环语句。Python语言中没有C语言风格的for语句，它的for语句相等于Java中增强for循环语句，只用于对序列，序列包括字符串、列表和元组进行遍历。

for语句一般格式如下：

for 迭代变量 in 序列 :
　　语句组
[else:    
    语句组]

“序列”表示所有的实现序列的类型都可以使用for循环。“迭代变量”是从序列中迭代取出的元素，然后执行循环体。for循环中也可以带有else语句，else语句将在8.3节详细介绍。

示例代码如下：

# coding=utf-8
# 代码文件：chapter8/ch8.2.2.py

print("----范围-------")
for num in range(1, 10):  # 使用范围    ①
    print("{0} x {0} = {1}".format(num, num * num))

print("----字符串-------")
#  for语句
for item in ‘Hello‘:    ②
    print(item)

# 声明整数列表
numbers = [43, 32, 53, 54, 75, 7, 10]   ③

print("----整数列表-------")

#  for语句
for item in numbers:    ④   
    print("Count is : {0}".format(item))

输出结果：

----范围-------
1 x 1 = 1
2 x 2 = 4
3 x 3 = 9
4 x 4 = 16
5 x 5 = 25
6 x 6 = 36
7 x 7 = 49
8 x 8 = 64
9 x 9 = 81
----字符串-------
H
e
l
l
o
----整数列表-------
Count is : 43
Count is : 32
Count is : 53
Count is : 54
Count is : 75
Count is : 7
Count is : 10

上述代码第①行range(1, 10)函数是创建范围（range）对象，它的取值是1 ≤ range(1, 10)
< 10，步长为1，总共10整数。范围也一种整数序列，关于范围会在8.4节详细介绍。

代码第②行是循环字符串Hello，字符串也是一个序列，所以可以用for循环变量。

代码第③行是定义整数列表，关于列表会在后面第9章详细介绍。代码第④行是遍历列表numbers。

跳转语句

跳转语句能够改变程序的执行顺序，可以实现程序的跳转。Python有3种跳转语句：break、continue和return。本节重点介绍break和continue语句的使用。return将后面章节介绍。

break语句

break语句可用于上一节介绍的while和for循环结构，它的作用是强行退出循环体，不再执行循环体中剩余的语句。

下面看一个示例，代码如下：

# coding=utf-8
# 代码文件：chapter8/ch8.3.1.py

for item in range(10):
    if item == 3:
        # 跳出循环
        break
    print("Count is : {0}".format(item))

在上述程序代码中，当条件item
==3的时候执行break语句，break语句会终止循环。range(10)函数省略了开始参数，默认是从0开始的。程序运行的结果如下：

Count is : 0
Count is : 1
Count is : 2

continue语句

continue语句用来结束本次循环，跳过循环体中尚未执行的语句，接着进行终止条件的判断，以决定是否继续循环。

下面看一个示例，代码如下：

# coding=utf-8
# 代码文件：chapter8/ch8.3.2.py

for item in range(10):
    if item == 3:
        continue
    print("Count is : {0}".format(item))

在上述程序代码中，当条件item
==3的时候执行continue语句，continue语句会终止本次循环，循环体中continue之后的语句将不再执行，接着进行下次循环，所以输出结果中没有3。程序运行结果如下：

Count is: 0
Count is: 1
Count is: 2
Count is: 4
Count is: 5
Count is: 6
Count is: 7
Count is: 8
Count is: 9

while和for中的else语句

在前面8.2节介绍while和for循环时，还提到他们都可以跟有else语句，它与if语句中的else不同。这里的else是在循环体正常结束时才运行的代码，当循环被中断时不执行，break、return和异常抛出都会中断循环。循环中的else语句流程图如图8-2所示。

示例代码如下：

# coding=utf-8
# 代码文件：chapter8/ch8.3.3.py

i = 0

while i * i < 10:
    i += 1
    # if i == 3:
    #     break
    print("{0} * {0} = {1}".format(i, i * i))
else:
    print(‘While Over!‘)

print(‘-------------‘)

for item in range(10):
    if item == 3:
        break
    print("Count is : {0}".format(item))
else:
    print(‘For Over!‘)

运行结果如下：

1 * 1 = 1
2 * 2 = 4
3 * 3 = 9
4 * 4 = 16
While Over!
-------------
Count is : 0
Count is : 1
Count is : 2

上述代码中在while循环中break语句被注释了，因此会进入else语句，所以最后输出While
Over!。而在for循环中当条件满足时break语句执行，程序不会进入else语句，最后没有输出For
Over!。

使用范围

在前面的学习过程中多次需要使用范围，范围在Python中类型是range，表示一个整数序列，创建范围对象使用range()函数，range()函数语法如下：

range([start,] stop[, step])

三个参数全部是整数类型，其中start是开始值，可以省略，表示从0开始；stop是结束值；step是步长。注意start
≤ 整数序列取值 < stop，步长step可以为负数，可以创建递减序列。

示例代码如下：

# coding=utf-8
# 代码文件：chapter8/ch8.3.4.py

for item in range(1, 10, 2):        ①
    print("Count is : {0}".format(item))

print(‘--------------‘)

for item in range(1, -10, -3):  ②
    print("Count is : {0}".format(item))

输出结果如下：

Count is : 1
Count is : 3
Count is : 5
Count is : 7
Count is : 9
--------------
Count is : 0
Count is : -3
Count is : -6
Count is : -9

上述代码第①行是创建一个范围，步长是2，包含的元素见输出结果，有5个元素。代码第②行是创建一个递减范围，步长是-3，包含的元素见输出结果，有4个元素，包含的元素见输出结果。

本章小结

通过对本章内容的学习，读者可以了解到Python语言的控制语句，其中包括分支语句if、循环语句（while和for）和跳转语句（break和continue）等。最后还介绍了范围。

配套视频

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配套源代码

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