《Python從小白到大牛》第8章控制語句

《Python從小白到大牛》已經上市！

程序設計中的控制語句有三種，即順序、分支和循環語句。Python程序通過控制語句來管理程序流，完成一定的任務。程序流是由若干個語句組成的，語句可以是一條單一的語句，也可以是複合語句。Python中的控制語句有以下幾類：

分支語句：if
循環語句：while和for
跳轉語句：break、continue和return

分支語句

分支語句提供了一種控制機制，使得程序具有了“判斷能力”，能夠像人類的大腦一樣分析問題。分支語句又稱條件語句，條件語句使部分程序可根據某些表達式的值被有選擇地執行。

Python中的分支語句只有if語句。if語句有三種結構：if結構、if-else結構和elif結構三種。

if結構

如果條件計算爲True就執行語句組，否則就執行if結構後面的語句。語法結構如下：

if 條件 :
  語句組

if結構示例代碼如下：

# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter8/8.1.1/hello.py

import sys

score = int(sys.argv[1]) # 獲得命令行傳入的參數 ①

if score >= 85:
    print("您真優秀！")

if score < 60:
    print("您需要加倍努力！")

if (score >= 60) and (score < 85):
    print("您的成績還可以，仍需繼續努力！")

爲了靈活輸入分數（score）本例中使用了sys.argv，sys.argv能夠返回命令行參數列表，見代碼第①行。sys.argv[1]返回參數列表的第二個元素，因爲第一個元素（sys.argv[0]）是執行的Python文件名。由於參數列表中元素的字符串，所以還需要使用int函數將字符串轉換爲int類型。另外，爲了使用sys.argv命令行參數列表，還需要在文件開始通過import
sys語句導入sys模塊。

執行時需要打開Windows命令行提示符，輸入如下指令，如圖8-1所示。

python ch8.1.1.py 80

如果在程序需要獲取sys.argv[0]元素返回值是ch8.1.1.py。

注意使用sys.argv獲取命令行參數列表的程序代碼，不能在Python
Shell環境下運行獲得參數列表。

if-else結構

幾乎所有的計算機語言都有這個結構，而且結構的格式基本相同，語句如下：

if 條件 :
   語句組1 
else :
   語句組2

當程序執行到if語句時，先判斷條件，如果值爲True，則執行語句組1，然後跳過else語句及語句組2，繼續執行後面的語句。如果條件爲False，則忽略語句組1而直接執行語句組2，然後繼續執行後面的語句。

if-else結構示例代碼如下：

# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter8/ch8.1.2.py

import sys

score = int(sys.argv[1])  # 獲得命令行傳入的參數

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

示例執行過程參考8.1.1節，這裏不再贅述。

elif結構

elif結構如下：

if 條件1 : 
    語句組1 
elif 條件2 :
    語句組2
elif 條件3 :
    語句組3 
... 
elif 條件n :
    語句組n
else :
    語句組n＋1

可以看出，elif結構實際上是if-else結構的多層嵌套，它明顯的特點就是在多個分支中只執行一個語句組，而其他分支都不執行，所以這種結構可以用於有多種判斷結果的分支中。

elif結構示例代碼如下：

# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter8/ch8.1.3.py

import sys

score = int(sys.argv[1])  # 獲得命令行傳入的參數

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)

示例執行過程參考8.1.1節，這裏不再贅述。

三元運算符替代品——條件表達式

在前面學習運算符時，並沒有提到類似Java語言的三元運算符[^1]。爲提供類似的功能Python提供了條件表達式，條件表達式語法如下：
[^1]: 三元運算符的語法形式：條件 ? 表達式1 :
表達式2，當條件爲真時，表達式1返回，否則表達式2返回。

>   表達式1 if 條件 else 表達式2

其中，當條件計算爲True時，返回表達式1，否則返回表達式2。

條件表達式例代碼如下：

# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter8/ch8.1.4.py

import sys

score = int(sys.argv[1])  # 獲得命令行傳入的參數

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

示例執行過程參考8.1.1節，這裏不再贅述。

從示例可見，條件表達式事實上就是if-else結構，而普通的if-else結構不是表達式，不會有返回值，而條件表達式比較進行條件判斷，而且還會有返回值。

循環語句

循環語句能夠使程序代碼重複執行。Python支持兩種循環構造類型：while和for。

while語句

while語句是一種先判斷的循環結構，格式如下：

while 循環條件 : 
    語句組 
[else:    
    語句組]

while循環沒有初始化語句，循環次數是不可知的，只要循環條件滿足，循環就會一直執行循環體。while循環中可以帶有else語句，else語句將在8.3節詳細介紹。

下面看一個簡單的示例，代碼如下：

# coding=utf-8
# 代碼文件：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))

輸出結果如下：

i = 317
i * i = 100489

上述程序代碼的目的是找到平方數小於100_000的最大整數。使用while循環需要注意幾點，while循環條件語句中只能寫一個表達式，而且是一個布爾型表達式，那麼如果循環體中需要循環變量，就必須在while語句之前對循環變量進行初始化。本例中先給i賦值爲0，然後在循環體內部必須通過語句更改循環變量的值，否則將會發生死循環。

提示
爲了閱讀方便，整數和浮點數均可添加多個0或下劃線以提高可讀性，如000.01563和_360_000，兩種格式均不會影響實際值。下劃線一般是每三位加一個。

for語句

for語句是應用最廣泛、功能最強的一種循環語句。Python語言中沒有C語言風格的for語句，它的for語句相等於Java中增強for循環語句，只用於對序列，序列包括字符串、列表和元組進行遍歷。

for語句一般格式如下：

for 迭代變量 in 序列 :
　　語句組
[else:    
    語句組]

“序列”表示所有的實現序列的類型都可以使用for循環。“迭代變量”是從序列中迭代取出的元素，然後執行循環體。for循環中也可以帶有else語句，else語句將在8.3節詳細介紹。

示例代碼如下：

# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter8/ch8.2.2.py

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

print("----字符串-------")
#  for語句
for item in 'Hello':    ②
    print(item)

# 聲明整數列表
numbers = [43, 32, 53, 54, 75, 7, 10]   ③

print("----整數列表-------")

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

輸出結果：

----範圍-------
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
----整數列表-------
Count is : 43
Count is : 32
Count is : 53
Count is : 54
Count is : 75
Count is : 7
Count is : 10

上述代碼第①行range(1, 10)函數是創建範圍（range）對象，它的取值是1 ≤ range(1, 10)
\< 10，步長爲1，總共10整數。範圍也一種整數序列，關於範圍會在8.4節詳細介紹。

代碼第②行是循環字符串Hello，字符串也是一個序列，所以可以用for循環變量。

代碼第③行是定義整數列表，關於列表會在後面第9章詳細介紹。代碼第④行是遍歷列表numbers。

跳轉語句

跳轉語句能夠改變程序的執行順序，可以實現程序的跳轉。Python有3種跳轉語句：break、continue和return。本節重點介紹break和continue語句的使用。return將後面章節介紹。

break語句

break語句可用於上一節介紹的while和for循環結構，它的作用是強行退出循環體，不再執行循環體中剩餘的語句。

下面看一個示例，代碼如下：

# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter8/ch8.3.1.py

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

在上述程序代碼中，當條件item
==3的時候執行break語句，break語句會終止循環。range(10)函數省略了開始參數，默認是從0開始的。程序運行的結果如下：

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

continue語句

continue語句用來結束本次循環，跳過循環體中尚未執行的語句，接着進行終止條件的判斷，以決定是否繼續循環。

下面看一個示例，代碼如下：

# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter8/ch8.3.2.py

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

在上述程序代碼中，當條件item
==3的時候執行continue語句，continue語句會終止本次循環，循環體中continue之後的語句將不再執行，接着進行下次循環，所以輸出結果中沒有3。程序運行結果如下：

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語句

在前面8.2節介紹while和for循環時，還提到他們都可以跟有else語句，它與if語句中的else不同。這裏的else是在循環體正常結束時才運行的代碼，當循環被中斷時不執行，break、return和異常拋出都會中斷循環。循環中的else語句流程圖如圖8-2所示。

示例代碼如下：

# coding=utf-8
# 代碼文件：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!')

運行結果如下：

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

上述代碼中在while循環中break語句被註釋了，因此會進入else語句，所以最後輸出While
Over!。而在for循環中當條件滿足時break語句執行，程序不會進入else語句，最後沒有輸出For
Over!。

使用範圍

在前面的學習過程中多次需要使用範圍，範圍在Python中類型是range，表示一個整數序列，創建範圍對象使用range()函數，range()函數語法如下：

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

三個參數全部是整數類型，其中start是開始值，可以省略，表示從0開始；stop是結束值；step是步長。注意start
≤ 整數序列取值 \< stop，步長step可以爲負數，可以創建遞減序列。

示例代碼如下：

# coding=utf-8
# 代碼文件：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))

輸出結果如下：

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

上述代碼第①行是創建一個範圍，步長是2，包含的元素見輸出結果，有5個元素。代碼第②行是創建一個遞減範圍，步長是-3，包含的元素見輸出結果，有4個元素，包含的元素見輸出結果。

本章小結

通過對本章內容的學習，讀者可以瞭解到Python語言的控制語句，其中包括分支語句if、循環語句（while和for）和跳轉語句（break和continue）等。最後還介紹了範圍。

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分支語句

if結構

if-else結構

elif結構

三元運算符替代品——條件表達式

循環語句

while語句

for語句

跳轉語句

break語句

continue語句

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