Python从入门到精通第四章（程序的控制结构）

发布时间：2024年01月06日

注：本章内容有一部分在第二章和第三章中有提及，已提及部分这里可能不再详细复述（比如单分支判断语句和二分支判断语句）。

一、逻辑运算

1、and（与／并且）

（1）两个条件同时满足，返回True。

（2）只要有一个不满足，就返回False。

2、or（或／或者）

（1）两个条件只要有一个满足，返回True。

（2）两个条件都不满足，返回False。

3、not（非／不是）

（1）条件满足，返回False。

（2）条件不满足，返回True。

4、举例：

（1）例1：

# 练习1: 定义一个整数变量 age，编写代码判断年龄是否正确
age = 100

# 要求人的年龄在 0-120 之间
if age >= 0 and age <= 120:
    print("年龄正确")
else:
    print("年龄不正确")

# 练习2: 定义两个整数变量 python_score、c_score，编写代码判断成绩
python_score = 50
c_score = 50

# 要求只要有一门成绩 > 60 分就算合格
if python_score > 60 or c_score > 60:
    print("考试通过")
else:
    print("再接再厉！")

（2）例2：

# 练习: 定义一个布尔型变量 `is_employee`，编写代码判断是否是本公司员工
is_employee = True

# 如果不是提示不允许入内
if not is_employee:
    print("非公勿内")

二、分支语句

1、多分支语句

if 条件1:

????????条件1满足执行的代码

????????……

elif 条件2:

????????条件2满足时，执行的代码

????????……

elif 条件3:

????????条件3满足时，执行的代码

????????……

else:

????????以上条件都不满足时，执行的代码

????????……

holiday_name = "平安夜"

if holiday_name == "情人节":
    print("买玫瑰")
    print("看电影")
elif holiday_name == "平安夜":
    print("买苹果")
    print("吃大餐")
elif holiday_name == "生日":
    print("买蛋糕")
else:
    print("每天都是节日啊……")

注意：

①elif和else都必须和if联合使用，而不能单独使用。

②可以将if、elif 和 else以及各自缩进的代码，看成一个完整的代码块。

2、if语句的嵌套

if 条件 1:

????????条件 1 满足执行的代码

????????……

????

????????if 条件 1 基础上的条件 2:

????????????????条件 2 满足时，执行的代码

????????????????…… ???

????????

????????# 条件 2 不满足的处理

????????else:

????????????????条件 2 不满足时，执行的代码

????????

????????# 条件 1 不满足的处理

else:

????????条件1 不满足时，执行的代码

????????……

①例1：

# 定义布尔型变量 has_ticket 表示是否有车票
has_ticket = True
# 定义整数型变量 knife_length 表示刀的长度，单位：厘米
knife_length = 20
# 首先检查是否有车票，如果有，才允许进行 安检
if has_ticket:
    print("有车票，可以开始安检...")
    # 安检时，需要检查刀的长度，判断是否超过 20 厘米
    # 如果超过 20 厘米，提示刀的长度，不允许上车
    if knife_length >= 20:
        print("不允许携带 %d 厘米长的刀上车" % knife_length)
    # 如果不超过 20 厘米，安检通过
    else:
        print("安检通过，祝您旅途愉快……")
# 如果没有车票，不允许进门
else:
    print("大哥，您要先买票啊")

②例2：

"""
1. 从控制台输入要出的拳 —— 石头（1）／剪刀（2）／布（3）
2. 电脑 随机 出拳 —— 先假定电脑只会出石头，完成整体代码功能
3. 比较胜负
"""
# 在Python中，要使用随机数，首先需要导入随机数的模块 —— “工具包”（建议在导入工具包时应该将导入的语句放在文件顶部）
# ● 导入模块后，可以直接在模块名称后面敲一个 . 然后按 Tab 键，会提示该模块中包含的所有函数
# ● random.randint(a, b) ，返回 [a, b] 之间的整数，包含 a 和 b
import random

# 从控制台输入要出的拳 —— 石头（1）／剪刀（2）／布（3）
print("石头（1）／剪刀（2）／布（3）")
player =int(input("请出拳："))

# 电脑随机出拳
computer = random.randint(1,3)

# 比较胜负
# 如果条件判断的内容太长，可以在最外侧的条件增加一对大括号
# 再在每一个条件之间，使用回车，PyCharm 可以自动增加 8 个空格
if((player == 1 and computer == 2)
        or (player == 2 and computer == 3)
        or (player == 3 and computer == 1)):
    print("用户胜出！")
elif player == computer:
    print("平局")
else:
    print("电脑胜出！")

# 另一种写法
if (computer == player % 3 + 1 ):
    print("用户胜出！")
elif player == computer:
    print("平局")
else:
    print("电脑胜出！")

③if的嵌套的语法格式，除了缩进之外和之前的没有区别。

三、循环语句——条件循环

1、while循环基本使用

（1）循环的作用就是让指定的代码重复的执行。

（2）while循环最常用的应用场景就是让执行的代码按照指定的次数重复执行。

（3）死循环：由于程序员的原因，忘记在循环内部修改循环的判断条件，导致循环持续执行，程序无法终止。

2、Python中的计数方法

（1）自然计数法（从 1 开始）—— 更符合人类的习惯

（2）程序计数法（从 0 开始）—— 几乎所有的程序语言都选择从0开始计数（特殊情况除外）

3、条件循环的格式

while(<条件>):

????????<语句块1>

????????<语句块2>

①当条件为True（真）时，执行语句块1，然后再次判断条件，当条件为False（假）时，退出循环执行语句块2。

②一般都是这样使用条件循环的：（while语句以及缩进部分是一个完整的代码块）

初始条件设置 —— 通常是重复执行的计数器

while 条件(判断计数器是否达到目标次数):

????????条件满足时，做的事情1

????????条件满足时，做的事情2

????????条件满足时，做的事情3

????????...(省略)...

????

????????处理条件(计数器 + 1)

注：循环结束后，之前定义的计数器条件的数值是依旧存在的。

③例：

# 1. 定义重复次数计数器
i = 1

# 2. 使用 while 判断条件
while i <= 5:
    # 要重复执行的代码
    print("Hello Python")

    # 处理计数器 i
    i = i + 1

print("循环结束后的 i = %d" % i)

4、循环计算

（1）在程序开发中，通常会遇到利用循环重复计算的需求，遇到这种需求，可以：

①在while上方定义一个变量，用于存放最终计算结果。

②在循环体内部，每次循环都用最新的计算结果，更新之前定义的变量。

（2）例1：

# 计算 0 ~ 100 之间所有数字的累计求和结果
# 0. 定义最终结果的变量
result = 0

# 1. 定义一个整数的变量记录循环的次数
i = 0

# 2. 开始循环
while i <= 100:
    print(i)

    # 每一次循环，都让 result 这个变量和 i 这个计数器相加
    result += i

    # 处理计数器
    i += 1

print("0~100之间的数字求和结果 = %d" % result)

（3）例2：

# 0. 最终结果
result = 0

# 1. 计数器
i = 0

# 2. 开始循环
while i <= 100:

    # 判断偶数
    if i % 2 == 0:
        print(i)
        result += i

    # 处理计数器
    i += 1

print("0~100之间偶数求和结果 = %d" % result)

5、break和continue

（1）break和continue是专门在循环中使用的关键字。

①break：某一条件满足时，退出循环，不再执行后续重复的代码。

②continue：某一条件满足时，不执行后续重复的代码。

③break和continue只针对当前所在循环有效。

（2）在循环过程中，如果某一个条件满足后，不再希望循环继续执行，可以使用break退出循环。

i = 0

while i < 10:

    # break 某一条件满足时，退出循环，不再执行后续重复的代码
    # i == 3
    if i == 3:
        break

    print(i)

    i += 1

print("over")

（3）在循环过程中，如果某一个条件满足后，不希望执行循环代码，但是又不希望退出循环，可以使用continue。（也就是在整个循环中，只有某些条件，不需要执行循环代码，而其他条件都需要执行）

i = 0

while i < 10:

    # 当 i == 7 时，不希望执行需要重复执行的代码
    if i == 7:
        # 在使用 continue 之前，同样应该修改计数器
        # 否则会出现死循环
        i += 1

        continue

    # 重复执行的代码
    print(i)

    i += 1

6、while循环嵌套

（1）while嵌套就是——while里面还有while。

while 条件 1:

????????条件满足时，做的事情1

????????条件满足时，做的事情2

????????条件满足时，做的事情3

????????...(省略)...

????

????????while 条件 2:

????????????????条件满足时，做的事情1

????????????????条件满足时，做的事情2

????????????????条件满足时，做的事情3

????????????????...(省略)...

????

????????????????处理条件 2

????

????????处理条件 1

（2）循环嵌套演练——九九乘法表：

# 定义起始行
row = 1

# 最大打印 9 行
while row <= 9:
    # 定义起始列
    col = 1

    # 最大打印 row 列
    while col <= row:

        # end = ""，表示输出结束后，不换行
        # "\t" 可以在控制台输出一个制表符，协助在输出文本时对齐
        print("%d * %d = %d" % (col, row, row * col), end="\t")

        # 列数 + 1
        col += 1

    # 一行打印完成的换行
    print("")

    # 行数 + 1
    row += 1

四、循环语句——遍历循环

1、遍历循环的格式

for <循环变量> in <遍历结构>:

????????<语句块>

①遍历循环可以理解为从遍历结构中逐一提取元素，放在循环变量中，对于每个所提取的元素执行一次语句块。

②for语句的循环执行次数是根据遍历结构中的元素个数确定的。

③遍历结构可以是字符串、文件、range函数或组合数据类型等，比较常见的是列表和元组。

2、逐一遍历字符串的每个字符

for c in "字符串":
    print(c)

3、使用range函数指定循环次数

# range中的参数为循环次数
for i in range(4):
    print("第%d次循环" % (i + 1))

print("",end="\n")
# 实际上，range函数有两个参数，它返回的是一个元组，其中的元素情况见i的输出
for i in range(1,5):
    print("第%d次循环" % i)

4、遍历循环的扩展模式

for <循环变量> in <遍历结构>:

????????<语句块1>

else:

????????<语句块2>

①当for循环正常执行之后，程序会继续执行else语句中的内容。

②else语句只在循环正常执行没有被break打断的情况下才执行，因此可以在<语句块2>中放置判断循环执行情况的语句。

for i in range(4):
    print("第%d次循环" % (i + 1))
else:
    print("循环正常结束")

print("",end="\n")
for i in range(1,5):
    print("第%d次循环" % i)
    if i == 3:
        break
else:
    print("循环正常结束")

五、程序的异常处理

1、异常的概念

（1）程序在运行时，如果Python解释器遇到到一个错误（比如缩进错误、除数为0的错误），会停止程序的执行，并且提示一些错误信息，这就是异常。

（2）程序停止执行并且提示错误信息这个动作，我们通常称之为：抛出(raise)异常。

（3）程序开发时，很难将所有的特殊情况都处理的面面俱到，不过通过异常捕获可以针对突发事件做集中的处理，从而保证程序的稳定性和健壮性。

2、捕获异常

（1）在程序开发中，如果对某些代码的执行不能确定是否正确，可以增加try（尝试）来捕获异常。

（2）捕获异常最简单的语法格式：

try:

????????尝试执行的代码

except:

????????出现错误的处理

①尝试执行的代码是不确定是否能够正常执行的代码。

②尝试执行的代码发生异常（有错误）时，执行except保留字后面的语句，程序不会因为该错误而停止运行。

try:
    n = eval(input("请输入一个数字："))
    print("输入数字的4次方值为：%d" % n ** 4)
except:
    print("输入错误！")  
    # 如果输入的不是数字，n ** 4将会出错，产生异常
    # 此时程序不会终止，而是转来执行except的语句

3、错误类型捕获

（1）在程序执行时，可能会遇到不同类型的异常，并且需要针对不同类型的异常做出不同的响应，这个时候就需要捕获错误类型了。

（2）语法如下：

try:

????????# 尝试执行的代码

????????pass

except 错误类型1:

????????# 针对错误类型1，对应的代码处理

????????pass

except (错误类型2, 错误类型3):

????????# 针对错误类型2 和 3，对应的代码处理

????????pass

except Exception as result:

????????print("未知错误 %s" % result)

注：当Python解释器抛出异常时，最后一行错误信息的第一个单词，就是错误类型。（见第一章中“认识错误”一节）

try:
    num = int(input("请输入整数："))
    result = 8 / num
    print(result)
except ValueError:
    print("请输入正确的整数")  # 输入字符串会产生ValueError
except ZeroDivisionError:
    print("除 0 错误")  # 输入数字0会产生ZeroDivisionError

4、捕获未知错误

（1）在开发时，要预判到所有可能出现的错误，还是有一定难度的。

（2）如果希望程序无论出现任何错误，都不会因为Python解释器抛出异常而被终止，可以再增加一个except（如下所示）。

except Exception as result:

????????print("未知错误 %s" % result)

5、异常捕获完整语法

try:

????????# 尝试执行的代码

????????pass

except 错误类型1:

????????# 针对错误类型1，对应的代码处理

????????pass

except 错误类型2:

????????# 针对错误类型2，对应的代码处理

????????pass

except (错误类型3, 错误类型4):

????????# 针对错误类型3 和 4，对应的代码处理

????????pass

except Exception as result:

????????# 打印错误信息

????????print(result)

else:

????????# 没有异常才会执行的代码

????????pass

finally:

????????# 无论是否有异常，都会执行的代码

????????print("无论是否有异常，都会执行的代码")

try:
    # 提示用户输入一个整数
    num = int(input("输入一个整数："))

    # 使用 8 除以用户输入的整数并且输出
    result = 8 / num

    print(result)
except ValueError:
    print("请输入正确的整数")
except Exception as result:
    print("未知错误 %s" % result)
else:
    print("尝试成功")
finally:
    print("无论是否出现错误都会执行的代码")

print("-" * 50)

6、异常的传递

（1）当函数/方法执行出现异常，会将异常传递给函数/方法的调用一方，如果传递到主程序后仍然没有异常处理，程序才会被终止。

（2）在开发中，可以在主函数中增加异常捕获，而在主函数中调用的其它函数，只要其它函数出现异常，都会传递到主函数的异常捕获中，这样就不需要在代码中增加大量的异常捕获，能够保证代码的整洁。

（3）例：

①定义函数 demo1() 提示用户输入一个整数并且返回

②定义函数 demo2() 调用 demo1()

③在主程序中调用 demo2()

def demo1():
    return int(input("请输入一个整数："))


def demo2():
    return demo1()

try:
    print(demo2())
except ValueError:
    print("请输入正确的整数")
except Exception as result:
    print("未知错误 %s" % result)

7、抛出异常

（1）在开发中，除了代码执行出错Python解释器会抛出异常之外，还可以根据应用程序特有的业务需求主动抛出异常（程序上没有任何代码错误，但是应用到实际中会出错，这时就需要主动抛出异常）。

（2）Python中提供了一个Exception异常类，在开发时，如果满足特定业务需求时，希望抛出异常，可以创建一个Exception的对象，然后使用raise关键字抛出异常对象。