Python 选择与循环

本文章总结了董付国老师的Pthon程序设计(第2版)书的内容，仅供个人学习使用，如有侵权，立刻删除 by：mfdy


文章链接：mfdy’s blog: Python选择与循环


CSDN目录：https://blog.csdn.net/mofadiyu/article/details/90178542

3.1 条件表达式

首先，说一下所有的运算符：

1. 算术运算符：+、 -、 *、 /、 //、 %、 **
2. 关系运算符：>、 <、 ==、 <=、 >=、 !=，可以连续使用，如

>>> 1 < 2 < 3
True
>>> 1 < 2 > 3
False
>>> 1 < 3 > 2
True

1. 测试运算符：in、 not in、 is、 is not
2. 逻辑运算符：and、 or、 not，注意短路求值
3. 位运算符：~、 &、 |、 ^、 <<、 >>
4. 矩阵乘法运算符：@

在选择和循环结构中，条件表达式的值只要不是False、0（或0.0、0j等）、空值None、空列表、空元组、空集合、空字典、空字符串、空range对象或其他空迭代对象，Python解释器均认为与True等价。

从这个意义上来讲，几乎所有的Python合法表达式都可以作为条件表达式，包括含有函数调用的表达式。

例如：

if 3:

a = [1, 2, 3]
if a:

都是可执行的

其中需要注意的是，逻辑运算符and和or具有惰性求值的特点，即不管后面的正不正确，先执行前面的判断

3.2 选择结构

3.2.1 单分支选择结构

if 表达式:
   语句块

当表达式值为True或者其他等价值时，表示条件满足，语句块将被执行，否则不执行

x = input('Input two numbers:')
# split()返回分割后的字符串列表
a, b = map(int, x.split())

if a > b:
   # 序列解包，交换两个变量的值
   a, b = b, a
print(a, b)

关于split():

str.split(str="", num=string.count(str))

参数

1. str – 分隔符，默认为所有的空字符，包括空格、换行(\n)、制表符(\t)等。
2. num – 分割次数。默认为 -1, 即分隔所有。

str = "asdfg \nsarwar \nfegtsgr"
# 以空格为分隔符，包含\n
>>> print(str.split( ))
['asdfg', 'sarwar', 'fegtsgr']

# 以空格为分隔符，分割成两个
>>> print(str.split(' ', 1))
[['asdfg', 'sarwar \nfegtsgr']]

3.2.2 双分支选择结构

if 表达式:
   语句块1
else:
   语句块2

比如：

if a > b:
   print(a)
else:
   print(b)

Python还支持如下形式的表达式：

value1 if condition else value2

即condition的值与True等价时，值为value1，否则值为value2。
在value1和value2中可以使用复杂表达式，包括函数调用和基本输出语句。
并且该表达式具有惰性求值的特点。

print(6) if a > 3 else print(5)
print(6 if a > 3 else 5)

import math
import random
x = math.sqrt(9) if 2 > 3 else random.randint(1, 100)
>>> x
77

3.2.3 多结构分支

if 表达式1:
   语句块1
elif 表达式2:
   语句块2
elif 表达式3:
   语句块3
……
else:
   语句块4

其中，关键字elif是else if的缩写

3.2.4 选择结构的嵌套

选择结构可以嵌套，比如：

if 表达式1:
   语句块1
   if 表达式2:
      语句块2
……

3.2.5 例子

1. 面试资格确认

age = 24
subject = "计算机"
college = "非重点"
if (age > 25 and subject == "电子信息工程") or (college == "重点" and subject == "电子信息工程" ) or (age <= 28 and subject == "计算机"):
    print("恭喜，你已获得我公司的面试机会!")
else:
    print("抱歉，你未达到面试要求")

1. 编写程序，判断某天是某年第几天

import time
date = time.localtime()
year, month, day = date[:3]
day_month = [31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31]

if year % 400 == 0 or (year % 4 == 0 and year % 100 != 0):
    day_month[1] = 29

if month == 1:
    print(day)
else:
    print(sum(day_month[:month - 1]) + day)

其中，判断闰年可以直接使用calendar模块的方法:

>>> caledar.isleap(2016)
True

或者使用下面的方法直接计算今天是今年的第几天:

>>> datetime.date.today().timetuple().tm_yday
208

>>> datetime.date(2015, 7, 25).timetuple().tm_yday
206

也可以使用datetime模块提供的功能来计算

import datetime
today = datetime.date.today()
>>> today
datetime.date(2019, 4, 3)

firstDay = datetime.date(today.year, 1, 1)
>>> firstDay
datetime.date(2019, 1, 1)

daysDelta = today - firstDay + datetime.timedelta(days = 1)
>>> daysDelta.days
208

3.3 循环结构

3.3.1 for循环和while循环

Python提供了两种基本的循环结构语句——while语句、for语句。

while循环一般用于循环次数难以提前确定的情况，也可以用于循环次数确定的情况。

for循环一般用于循环次数可以提前确定的情况，尤其是用于枚举序列或迭代对象中的元素。

一般优先考虑使用for循环。
相同或不同的循环结构之间都可以互相嵌套，实现更为复杂的逻辑。

while 条件表达式:
   循环体
[else:    #循环结束，且不是因break结束，执行else部分
   else子句代码块]


for 取值 in 序列或迭代对象:
   循环体
[else:
   else子句代码块]

3.3.2 循环结构的优化

  为了优化程序以获得更高的效率和运行速度，在编写循环语句时，应尽量减少循环内部不必要的计算，将与循环变量无关的代码尽可能地提取到循环之外。对于使用多重循环嵌套的情况，应尽量减少内层循环中不必要的计算，尽可能地向外提。

例如：

优化前的代码：

digits = (1, 2, 3, 4)

for i in range(1000):
   result = []
      for i in digits:
         for j in digits:
            for k in digits:
               result.append(i * 100 + j * 10 + k)

print(result)

优化后的代码：

digits = (1, 2, 3, 4)

for i in range(1000):
   result = []
   for i in digits:
      i = i * 100
      for j in digits:
         j = j * 10
         for k in digits:
            result.append(i + j + k)

print(result)

3.4 break 和 continue 语句

break语句在while循环和for循环中都可以使用，一般放在if选择结构中，一旦break语句被执行，将使得整个循环提前结束。

continue语句的作用是终止当前循环，并忽略continue之后的语句，然后回到循环的顶端，提前进入下一次循环。

除非break语句让代码更简单或更清晰，否则不要轻易使用。

例：计算小于100的最大素数

for n in range(100, 1, -1):
   for i in range(2, int(n**0.5) + 1):
      if n % i == 0:
         break
   else:
      print(n)
      break

当删除最后一个break时，则为输出1-100的所有素数

警惕continue可能带来的问题：

i = 0
while i < 10:
   if i % 2 == 0:
      continue
   print(i)
   i += 1

永不结束的死循环,Ctrl+C强行终止。

这样子就不会有问题

for i in range(10):
   if i % 2 == 0:
      continue
   print(i, end = ' ')

3.5 案例精选

例1：计算1 + 2 + … + 100 的值

s = 0
for i in range(1, 101):
   s += i
print(s)

例2：输出序列中的元素

a_list = ['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']
for i, v in enumerate(a_list):
   print('列表的第', i + 1, '个元素是：', v)

例3：输出“水仙花数”。所谓水仙花数是指1个3位的十进制数，其各位数字的立方和等于该数本身。例如：153是水仙花数，因为153 = 13 + 53 + 33 。

for i in range(100, 1000):
   #这里是序列解包的用法
   bai, shi, ge = map(int, str(i))
   if ge**3 + shi**3 + bai**3 == i:
      print(i)

例4：打印九九乘法表。

for i in range(1,10):
   for j in range(1,i + 1):
      print('{0}*{1}={2}'.format(i, j, i * j).ljust(6), end = ' ')
   print()

例5：编写程序，生成一个含有20个随机数的列表，要求所有元素不相同，并且每个元素的值介于1到100之间。

import random

x = []
while True:
   if len(x)==20:
      break
   n = random.randint(1, 100)
   if n not in x:
      x.append(n)
print(x)
print(len(x))
print(sorted(x))

如果用集合来做，会更简单一些

from random import randint

x = set()
while len(x) < 20:
   x.add(randint(1, 100))
print(x)
print(sorted(x))

例6: 递归算法求解汉诺塔问题

def hannoi(num, src, dst, temp=None):
    global times    #声明用来记录移动次数的变量为全局变量
    assert type(num) == int, 'num must be integer'   #确认参数类型和范围
    assert num > 0, 'num must > 0'    
    if num == 1: #只剩最后或只有一个盘子需要移动，这也是函数递归调用的结束条件
        print('The {0} Times move:{1}==>{2}'.format(times, src, dst))
        times += 1
    else:
        #递归调用函数自身，先把除最后一个盘子之外的所有盘子移动到临时柱子上
        hannoi(num-1, src, temp, dst)
        hannoi(1, src, dst)   #把最后一个盘子直接移动到目标柱子上
        #把除最后一个盘子之外的其他盘子从临时柱子上移动到目标柱子上
        hannoi(num-1, temp, dst, src)
times = 1    #用来记录移动次数的变量
hannoi(3, 'A', 'C', 'B') #A表示最初放置盘子的柱子，C是目标柱子，B是临时柱子

ljust() 方法返回一个原字符串左对齐,并使用空格填充至指定长度的新字符串。如果指定的长度小于原字符串的长度则返回原字符串。

end