Python05python程序结构控制语句

Posted 2020-09-20

一、程序结构

程序结构：语句和表达式按照什么样的顺序执行

所有语言无非就三种程序结构：

       顺序：默认结构

                 语句从上到下依次一行一行的执行，

       分支：选择一个分支执行，永远最多只执行一个分支

       循环：

二、分支结构语句

1、Python的比较操作

  所有的Python对象都支持比较操作，可用于测试相等性、相对大小等

  如果是复合对象，Python会检查其所有部分，包括自动遍历各级嵌套对象，直到可以得出最终结果

测试操作符：

 “ ==”操作符测试值的相等性

 “is”表达式测试对象的一致性

  还有很多比如: <，>，=，

Python中不同类型的比较方法：

  数字：通过相对大小进行比较

  字符串：按照字典次序逐字符进行比较

  列表和元组：自左至右比较各部分内容

  字典：对排序之后的(键、值)列表进行比较

Python中真和假的含义

  非零数字为真，否则为假

  非空对象为真，否则为假

  None则始终为假

组合条件测试

  and

  or

  not  非运算：返回True或False

注意：Python中，and和or运算会返回真或假的对象，而不是True或False，

   and和or是短路操作符

2、分支结构

if boolean_expression1:        # boolean_expression 布尔表达式可为真可为假

       suite1

elif boolean_expression2:

        suite2

…

else:

       else_suite

elif 语句是可选的，else语句也是可选的

仅用于占位，而后再填充相关语句时，可以使用pass

In [168]: a = 5            # 主干

In [169]: if a < 10:       # 分支结构
     ...:     print("a less than 10")      # 分支结构
     ...: print(a)         # 主干
     ...: 
a less than 10
5

In [41]: x=3
 
In [42]: y=4
 
In [45]: if x<y:            # 单分支
    print y
   ....:     
4
 
 
In [48]: if x<y:              # 双分支
   ....:     print "the max number is: %d" %y
   ....: else:
   ....:     print "the max number is: %d" %x
   ....:     
the max number is: 4
 
 
In [51]: if x<y:             # 多分支
   ....:    print y
   ....:elif x>y:
   ....:    print x
   ....:else:    
   ....:   print x,y
   ....:     
4

3、if/else三元表达式

      通常在为某变量设定默认值时通常用到的如下格式

if X:

      A = Y

else:

      A = Z

可以改写为如下简短格式：

      A = Y if X else Z              # 如果X是True则，A=Y，否则A=Z

其通用条件表达式语法格式为：

      expression1  if  boolean_expressionelse  expression2

            表达式1            条件（布尔表达式）       表达式2

      如果boolean_expression的值为True，则条件表达式的结果为expression1，否则为expression2

三、循环结构语句

1、循环机制及应用场景

while循环

       用于编写通用迭代结构

       顶端测试为真即会执行循环体，并会重复多次测试直到为假后执行循环后的其它语句

for循环

       一个通用的序列迭代器，用于遍历任何有序的序列对象内的元素

       可用于字符串、元组、列表和其它的内置可迭代对象，以及通过类所创建的新对象

2、while

语法格式：

while boolean_expression:     

         while_suite

else:

         else_suite

else分支为可选部分

只要boolean_expression的结果为True，循环就会执行；

boolean_expression的结果为False时终止循环，此时如果有else分支，则会执行一次。

一定要有某种机制来退出循环，通常是在需循环体里修改条件

In [183]: i = 0

In [184]: while i < 10:
     ...:     print(i)
     ...:     i += 1
     ...:     
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

3、for/in

语法格式：

for expression1 in iterable:     # interable为可迭代对象

    for_suite

else:

    else_suite

通常，expression或是一个单独的变量，或是一个变量序列，一般以元组的形式给出

如果以元组或列表用于expression，则其中的每个数据项都会拆分到表达式的项，

In [191]: for i in range(10):
     ...:     print(i)
     ...:     
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

       for/in循环中永远不要修改可迭代对象

3、break、continue 、pass 和else

break

          跳出所处的最近层循环

continue

          跳过循环题剩下的部分，跳到所处的最近层循环的开始处；

 break，continue 只能出现在循环结构中

In [200]: for i in range(10):
     ...:     if i == 5:
     ...:         continue
     ...:     print(i)
     ...:     
0
1
2
3
4
6
7
8
9

In [201]: for i in range(10):
     ...:     if i == 5:
     ...:         break
     ...:     print(i)
     ...:     
0
1
2
3
4

pass

         占位语句

         当语法需要语句但还没有任何实用语句可写时使用

else代码块

         只要循环是正常终止，else分支就会执行

         在由于break语句、或由于返回语句(如果循环在函数或方法内)、或由于发生异常导致跳出循环，则else分支不会执行

4、循环语法格式扩展

语法格式：

while boolean_expression1:

        while_suite

        if boolean_expression2:

              break

        if boolean_expression3:

              continue

else:

         else_suite

for expressionin1 iterable:

    for_suite

    if boolean_expression2:

          break

    if boolean_expression3:

          continue

else:

    else_suite

In [85]: url="www.magedu.com";x=0
 
In [86]: while url:
   ....:     print url
   ....:     url=url[:-1]
   ....:     x +=1
   ....:     if x>7:
   ....:         break
   ....: else:
   ....:     print "game over"
   ....:     
www.magedu.com
www.magedu.co
www.magedu.c
www.magedu.
www.magedu
www.maged
www.mage
www.mag
 
In [87]:

死循环

while True:

      shile_suite

     没有退出条件，一直执行循环体

练习：

1、求100万以内的所有素数

假如a*b=c（a、b、c都是整数)，那么我们称a和b就是c的因数。

质数：又称素数，除了1和它本身以外不再有其他因数的数称为质数。

           0和1都既不是质数也不是合数

为什么质数检验到N的开方就可以结束了？

       因为所有N的除数都是以根号N为轴对称的

   假如一个数N是合数,它有一个约数a，a×b=N，则a、b两个数中必有一个大于或等于根号N，一个小于或等于根号N；因此,只要小于或等于根号N的数（1除外）不能整除N,则N一定是素数.

所以判断一个数为质数与否的复杂度为O(根号N)

判断一个数是否素数的方法：

In [6]: x = 10

In [7]: for i in range(2, x):
   ...:     if x % i == 0:
   ...:         break
   ...: else:
   ...:     print(x)
   ...:     

In [8]: x = 7

In [9]: for i in range(2, x):
   ...:     if x % i == 0:
   ...:         break
   ...: else:
   ...:     print(x)
   ...:     
7

100以内的素数及其总个数：

In [25]: c = 0

In [26]: for x in range(2, 100):
    ...:     for i in range(2, x):
    ...:         if x % i == 0:
    ...:             break
    ...:     else:
    ...:         print(x)
    ...:         c += 1
    ...: print("sum is: ",c)
    ...: 
    ...: 
    ...: 
2
3
5
7
11
13
17
19
23
29
31
37
41
43
47
53
59
61
67
71
73
79
83
89
97
sum is:  25

100W以内的素数个数：

In [41]: c = 0
In [42]: for x in range(2, 1000000):
    ...:     for i in range(2, int(x ** 0.5) + 1):
    ...:         if x % i == 0:
    ...:             break
    ...:     else:
    ...:         c += 1
    ...: print(c)
    ...: 
78498

2、求任意整数的级数和

无穷级数中，几何级数又称为等比级数。

几何级数（即等比级数）的和为：当︱q︱<1 时a+aq+aq^2+……+aq^n+……=a/(1-q)

           sum = 0
In [44]: for n in range(11):
    ...:     sum += 3 * 2**n
    ...:     print(sum)
    ...:     
3
9
21
45
93
189
381
765
1533
3069
6141
 
In [45]

3、求菲波那切数列的第101位

斐波那契数列指的是这样一个数列 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233，377，610，987，1597，2584，4181，6765，10946，17711，28657，46368........

这个数列从第3项开始，每一项都等于前两项之和

In [52]: for i in range(0, 102):
    ...:     if i == 0:
    ...:         y = 1
    ...:     elif i == 1:
    ...:         x = 1
    ...:         y = 1
    ...:     else:
    ...:         tmp = y
    ...:         y = x + y
    ...:         x = tmp
    ...: print(y)
    ...: 
927372692193078999176
 
 
In [21]: a=0
 
In [22]: b=1
 
In [23]: i=0
 
In [24]: while i <= 101:
    ...:     print(b)
    ...:     a, b, i= b, a+b, i+1
    ...:     
1
1
2
3
5
8
13
21
34
55
89
144
233
377
610
987
1597
2584
4181
6765
10946
17711
28657
46368
75025
121393
196418
317811
514229
832040
1346269
2178309
3524578
5702887
9227465
14930352
24157817
39088169
63245986
102334155
165580141
267914296
433494437
701408733
1134903170
1836311903
2971215073
4807526976
7778742049
12586269025
20365011074
32951280099
53316291173
86267571272
139583862445
225851433717
365435296162
591286729879
956722026041
1548008755920
2504730781961
4052739537881
6557470319842
10610209857723
17167680177565
27777890035288
44945570212853
72723460248141
117669030460994
190392490709135
308061521170129
498454011879264
806515533049393
1304969544928657
2111485077978050
3416454622906707
5527939700884757
8944394323791464
14472334024676221
23416728348467685
37889062373143906
61305790721611591
99194853094755497
160500643816367088
259695496911122585
420196140727489673
679891637638612258
1100087778366101931
1779979416004714189
2880067194370816120
4660046610375530309
7540113804746346429
12200160415121876738
19740274219868223167
31940434634990099905
51680708854858323072
83621143489848422977
135301852344706746049
218922995834555169026
354224848179261915075
573147844013817084101
927372692193078999176
 
In [25]: