3.7 Python 布尔表达式用作控制结构*

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小牛编辑

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2023-12-01

3.7 Python 布尔表达式用作控制结构*

有了顺序、分支和循环控制结构，原则上已足以表达所有算法。然而，为了在解决某些问题时编程更加方便，各种语言还提供了若干其他控制结构。本节介绍 Python 的一个特色，即布尔表达式可当作控制结构来用。

编程语言中的表达式本来只是用来产生值的，布尔表达式也不例外。布尔表达式的常规用法是计算产生 True 或 False，并用在分支和循环控制结构当中。但 Python 中的布尔表达式还可以用作控制结构，这是由 Python 在底层计算布尔表达式时所采用的计算策略决定的。为了理解布尔表达式如何用作控制结构，需要了解 Python 是如何实现布尔运算的，详情见第 2章。

考虑用一个交互式循环来实现“yes or no”功能：程序询问用户一个问题，用户输入回答。只要用户输入的字符串以“y”或者"Y"开头，就算该用户回答是 yes，程序再进行合适的处理；否则就跳过处理过程。这个功能很容易用 while 循环语句实现：

answer = raw_input("Want to play?(yes or no) ") 
while answer[0] == "y" or answer[0] == "Y":
    play()
    answer = raw_input("Want to play?(yes or no) ")

显然这里 while 语句中的条件表达式等同于自然语言中的“用户输入以 y 打头或者用户输入以 Y 打头”。然而，自然语言一般不会这么罗嗦，更简洁的表达是“用户输入以 y 或 Y 打头”。可惜这种简明的表达在编程语言中常常是错误的，初学编程者受自然语言的影响，很容易写出下面这样的布尔表达式：

while answer[0] == "y" or "Y":

上面这个布尔表达式的写法在大多数语言中都导致语法错误，因此能够被编译器或解释器发现，不会造成严重后果。但是在 Python 中，这个表达式的语法却完全没有问题。然而，它的语义却很有问题，事实上，这个布尔表达式会导致一个无穷循环！原因就在于 Python 在底层实现布尔运算时所采取的“捷径”策略。

我们来看表达式 answer[0] == "y" or "Y"的计算。布尔运算符 or 所连接的两个表达式分别是 answer[0] == "y"和"Y"，左边的表达式是真正的布尔表达式，计算结果为 True 或 False；而右边的表达式是一个字符串，它的值就是固定的非空串"Y"。根据第 2 章中介绍的 Python 对运算符 or 的计算规则：若 answer[0] == "y"计算到 True，则整个布尔表达式的值就是 True，不去考虑右边的表达式；若 answer[0] == "y"计算到 False，则整个布尔表达式返回值"Y"，这个非空串被 Python 视为 True。总之，不管用户输入的是什么，表达式 answer[0] == "y" or "Y" 永远为真，亦即 while 循环是无穷循环。

Python 的这个特性对初学者来说是个潜在的陷阱，很容易犯错误。当然，Python 之所以如此设计，也有它的理由，那就是布尔表达式可以用作控制结构，在某些情况下可以写出更简明的代码。例如考虑这种需求：程序要求用户输入一个字符串，如果用户没有输入数据就直接按了回车键，则程序采用缺省值"Python"。实现这种需求的代码如下：

ans = raw_input("What's your favorite? [Python] ") 
if s != "":
    favorite = ans 
else:
    favorite = "Python"

利用字符串可被 Python 解释为布尔值的特性，上面代码中 if 语句的条件可以简化成：

ans = raw_input("What's your favorite? [Python] ") 
if ans:
    favorite = ans 
else:
    favorite = "Python"

当用户直接按回车，则 ans 为空串，并被 Python 解释为 False，从而 favorite 被赋值为缺省值"Python"。再利用布尔运算 or 的计算捷径规则，代码可以进一步简化为：

ans = raw_input("What's your favorite? [Python] ") 
favorite = ans or "Python"

根据 or 的计算规则，此处第二行语句中的 ans or "Python"等同于一个 if-else 结构，即：若 ans 非空，就直接返回它的值；若 ans 为空串，则返回"Python"。这就是我们所说的“布尔表达式用作流程控制结构”。

顺便说一下，如果考虑到 ans 其实就是函数 raw_input 的返回值，这个例子最终可以精简成一行代码：

favorite = raw_input("What's your favorite? [Python] ") or "Python"

与上面第一个版本（5 行代码）相比，显然代码量大大减少了。看上去似乎不错，但其实程序的可读性也大大降低了，因为最后这个一行语句的版本对初学者来说是很难理解的。从良好编程风格的角度说，宁可多写几条语句，也要保证程序的可读性和以理解性。