1.2.8 控制流

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小牛编辑
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2023-12-01

带目前为止,我们看到的程序都是自上而下顺序执行的。如果你想改变它的执行顺序,该怎样做呢?例如,你想让程序作出根据不同的情况采取不同的措施。例如,根据一天的时间不同,打印早上好晚上好

你可能已经猜到了,这要通过使用控制流语句。在Python中有三个控制流语句-- if, forwhile

if 语句

if语句是用来检查一个条件:如果条件为真,我们就运行一个代码块(你为if代码块),否则我们执行另一个代码块(称为else代码块)。else子句是可选的。

例如 (保存为 if.py):

number = 23
guess = int(input('请输入一个整数: '))

if guess == number:
    # 新块从这里开始
    print('恭喜,你猜对了。')
    print('(但你没有获得任何奖品!)') 
    # 新块在这里结束
elif guess < number:
    # 另一个块
    print('不对,你猜的有点儿小') 
    # 在一个块中你可以做你想做的任何事...
else:
    print('不对,你猜的有点大')
    # 你猜的数比number大时才能到这里

print('完成')
# if语句执行完后,最后的语句总是被执行

输出:

C:\> python if.py
请输入一个整数: 50
不对,你猜的有点儿大
完成

C:\> python if.py
请输入一个整数: 22
不对,你猜的有点儿小
完成

C:\> python if.py
请输入一个整数: 23
恭喜,你猜对了。
 (但你没有获得任何奖品!)
完成

它是如何工作的:

在这个程序中,用户输入了一个猜测的数字,我们的程序检查它是否等于我们预先指定的数字。我们给变量number设置我们想要的任何整数,比如23。然后,我们使用input() 函数获取用户的输入。函数是可重用的代码块,我们在下一章中会了解关于它们的更多信息。

我们给内置的input函数提供一个字符串,该函数将其打印到屏幕上并等待用户输入。一旦我们输入一些内容并按下回车键,input()函数把我们的输入作为一个字符串返回。然后,我们使用int将这个字符串转换为整数,并将其存储在变量guess中。实际上,int 是一个类,但现在你仅需要知道可以使用它来将一个字符串转变为一个整数(假设文本中的字符串包含一个有效的整数)。

接下来,我们比较用户猜的数和我们选择的数。如果他们相等,我们打印一条成功的消息。注意,我们使用缩进级别告诉Python哪个语句属于哪个代码块。这就是为什么缩进在ython中是如此重要。我希望你坚持"一致的缩进"的规则,好吗?

注意,if语句在最后有一个冒号——我们告诉Python:下一行要开始一个代码块。

然后,我们检查猜的数是否小于这个数字,如果是,我们通知用户,他们猜的数必须比那个数稍高。我们这里使用的是elif子句,实际上将两个相关的 if else-if else语句组合为一个语句if-elif-else,这使程序更简单且减少所缩进的数量。

elifelse语句也必须在逻辑行结束时有一个冒号,后跟相应的代码块(当然要通过适当的缩进)

你可以在if语句的if块中有另一个if语句——这称为if语句嵌套。

记住,elifelse部分是可选的。一个最小的有效的if语句是:

if True: 
    print('是的,它为真')

在Python执行完成完整的if语句以及相关的elifelse子句,它移动到if包含语句的代码块中下一个语句。在本例中,它是主代码块(程序开始执行的地方),接下来的语句是 print('完成')。在这之后,Python将看到程序的结尾,并完成它。

尽管这是一个非常简单的程序,但是它麻雀虽小五脏俱全。Python的语法简单而且直接(对那些有C/C++背景的人是惊人的简单)。刚一开始的时候你可能还需要注意一下Python的语法要求,但经过一段时间的练习,你会感到非常舒服,有着“自然”的感觉。

C/C++程序员需要注意 在Python中没有switch语句。您可以使用一个if..elif..else语句做同样的事(和在某些情况下,使用字典去做更快)

while语句

如果条件为真,while语句允许您多次执行一个代码块。while语句是被称为循环语句的一种。while语句可以有一个可选的else子句。

例如 (保存为while.py):

number = 23
running = True

while running:
    guess = int(input('输入一个整数 : '))

    if guess == number:
        print('恭喜,你猜对了。')
        # 这使while循环停止
        running = False 
    elif guess < number:
        print('不对,你猜的有点儿小。')
    else:
        print('不对,你猜的有点儿大。')
else:
    print('while循环结束。')
    # 在这做你想做的任何事

print('完成')

输出:

C:>\ python while.py
输入一个整数 : 50
不对,你猜的有点儿大。
输入一个整数 : 22
不对,你猜的的点儿小。
输入一个整数 : 23
恭喜,你猜对了。
while循环结束。
完成

它是如何工作的:

在这个程序中,我们继续玩猜谜游戏。比上一个程序进步的一点在于,允许用户一直猜直到他猜对——每次猜测不需要向上一个程序那样重新运行。这演示了如何正确的使用while语句。

我们移动inputif语句到while循环中,在while循环前,设置变量runningTrue。首先,我们检测变量running是否为True,然后继续执行相应的while代码块。在这个块执行完后,再检测条件。如果这时变量running为真,我们就再次执行while代码块;否则,我们执行可选的else代码块,然后执行下面的语句。

while循环的条件变为False时执行else代码块,这也可能发生在第一次条件检测时。如果你使用break语句退出循环的话,那么else子句就不会被执行,否则当while循环的条件变为False时就会执行。

在这里TrueFalse被称为布尔类型,你可以认为它们分别相当于值10

C/C++程序员注意: 记住, while循环可以有else子句。

for循环

for..in语句是另一个循环语句,它迭代一个序列中的每一个对象。在后面的章节,我们将会看到更多关于序列的细节。现在你需要知道的是:序列是一个有序的对象的集合。

例如 (保存为 for.py):

for i in range(1, 5):
    print(i)
else:
    print('for循环结束')

输出:

$ python for.py
1
2
3
4
for循环结束

它是如何工作的:

在这个程序里,我们打印了一个数字的序列。我们使用内置的range函数生成了这个数字序列。

我们给range函数提供了两个数字作为参数,range返回一个从第一个数字到第二个数字的一个数字序列。例如, range(1,5)给出序列[1, 2, 3, 4]。默认情况下,range 步长值为1。如果我们为range函数提供第三个参数,那么这个参数就是新的步长值。例如range(1,5,2)得到[1, 3]。请记住,数字的范围小于第二个参数,即它包括第二个数字。

注意,在for循环中range()一次只生成一个数字。如果你想立刻看到完整的数字序列,使用list(range())。例如, list(range(5)) 会输出 [0, 1, 2, 3, 4]。list(列表)将在数据结构中做更加详细的解释。

for循环然后遍历这个范围,for i in range(1,5)相当于 for i in [1, 2, 3, 4],这就像把序列中的每一个数(或对象)分配给i,一次一个,然后为使用这个i值执行该代码块。在本例中,我们只是简单的打印它的值。

记住,else子句是可选的。如果有else子句,当for循环结束时它会执行一次,除非遇到break语句。

记住,for..in循环可以作用于任何序列。在这里,我们对一个由内建的range函数生成的一个数字列表,但是一般来说,我们可以使用任意对象的任意序列!在后面的章节,我们将详细讨论这个问题。

C/C++/Java/C#程序要注意 Python的for循环完全不同于C/C++的for循环。C#程序员会注意到,在Python中for循环类似于C#中的foreach循环。Java程序员会注意到,这也类似于在Java 1.5中的for (int i : IntArray)

在C/C++中,如果你想写for (int i = 0; i < 5; i++),那么在Python中你只要写for i in range(0, 5)。正如您可以看到的,在Python中for循环更简单,不易出错且让人印象深刻。

break语句

break语句用来跳出一个循环语句,即停止执行一个循环语句,即使循环条件还没有成为False或序列还没有被完全遍历。

很重要的一点是,如果你跳出forwhile循环,任何相应的循环else块是执行的。

例子 (保存为break.py):

while True:
    s = input('输入一些东西 : ')
    if s == 'quit':
        break
    print('字符串的长度是', len(s))
print('完成')

输出:

$ python break.py
输入一些东西: Programming is fun
字符串的长度是 18
输入一些东西: When the work is done
字符串的长度是 21
输入一些东西 : if you wanna make your work also fun:
字符串的长度是 37
输入一些东西 : use Python!
字符串的长度是 11
输入一些东西 : quit
完成

它是如何工作的:

在这个程序中,我们通过循环不断地获取用户的输入,并打印输入字符串的长度。我们提供一个特殊的条件--通过检查用户输入是否是quit来结束程序。我们通过跳出循环停止程序,到达程序的结束位置。

获得字符串的长度可以使用内建的len函数。

记住, break语句同样适用于for循环。

Swaroop 的诗意的Python

在这里输入一个我写的迷你诗:

编程自有颜如玉
每当工作完成时
如你也想颜如玉:
    使用Python!

continue语句

continue语句是用来告诉Python跳过当前循环代码块中其余的语句,继续循环的下一次迭代。

例子 (保存为continue.py):

while True:
    s = input('输入一些东西: ')
    if s == 'quit':
        break
    if len(s) < 3:
        print('太小')
        continue
    print('输入的东西有足够的长度')
    # 在这做其它各种处理...

输出:

$ python continue.py
输入一些东西: a
太小
输入一些东西: 12
太小
输入一些东西: abc
输入的东西有足够的长度
输入一些东西: quit

它是如何工作的:

在这个程序中,我们接受来自用户的输入,但是只有在输入的字符串至少3个字符时才处理。因此,我们使用内建的len函数来获得长度,如果长度小于3,通过使用continue句,我们跳过代码块中的其余语句。否则,在循环中的其余语句将被执行--这里可以进行其他的处理。

注意,continue语句同样适用于for循环。

小结

我们已经看到了如何使用三个控制流语句--ifwhilefor以及与它们相关的 breakcontinue语句。由于这些都是Python最常用的部分,你需要尽快和他们混得熟一点。

接下来,我们将学习如何创建和使用函数。