从零开始学习python（5）——分支与循环结构

1. 分支结构

Python中的分支结构主要是由if语句实现的，一共有四种。

1.1 if语句

判断一个条件，如果这个条件成立，就执行其包含的某条语句或某个代码块。

语法规则：

if condition:

statement(s)

测试代码：

#测试一
if 5 < 3:
    print("Inside")
    print("Here")
print("Outside")

#结果：
Outside

当if的条件成立时，程序才会执行它所包含的语句或者代码块，这里由于5 > 3，条件不成立，不执行它所包含的代码块，而执行其他的语句，所以只打印了Outside。那么为什么最后一条语句不是它包含的呢？或者说为什么前面两条是它所包含的？聪明的同学已经看出来，没错就是缩进，Python对缩进是敏感的，与其他编程语言（如C语言）采用大括号{}来分割代码块不同，Python是通过缩进（通常一个TAB键）和分号:来区分的。

在这里插入图片描述

第二行代码和第五行代码，它们处于同相同的缩进位置，所以无论if语言执行的结果是什么print("Outside")都是会执行的。

1.2 if-else语句

判断一个条件，如果成立，就执行其包含的个某条语句或某个代码块，如果条件不成立，就执行另外包含的某条语句或某个代码块。这一种情况我们通常用于二选一的时候，即非此即彼。

语法规则：

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if condition:

statement(s)

else:

statement(s)

测试代码：

#测试2
if 6 % 2 == 0:
    print("6 is even")
else:
    print("6 is odd")
#结果：
6 is even

程序的意思是如果6除以2的余数是0，那么6就是偶数，如果不是0，则6是奇数，由于条件要么真要么假，所以说它一般用于二选一的时候。

1.3 if-elif-(else)语句

判断多个条件，如果第一个条件不成立，则继续判断第二个条件，如果第二个条件不成立，则接着判断第三个条件…最后else语句当上述情况都不满足时执行（如果有else的话，这个不是必须的）。这种形式通常用于存在超过两种可能性的情况。

语法规则：

if condition1:

statement(s)

elif conditition2:

statement(s)

elif conditition3:

statement(3)

…

(else:)

测试代码：

#测试3
score = input("请输入你的分数：")
score = int(score)

if 0 <= score < 60:
    print("E")
elif 60 <= score < 70:
    print("D")
elif 70 <= score < 80:
    print("C")
elif 80 <= score < 90:
    print("B")
elif 90 <= score <= 100:
    print("A")

#结果：
请输入你的分数：100
A
请输入你的分数：34
E

input()是一个内建函数，它会从标准输入中读取一个字符串并将其返回给score，同时也会将括号中的字符串内容打印出来，然后由于读取的是整数类型，所以使用了’int，将score转化为了整型。接着程序会在所给的条件中一次判断，当条件为真是会执行相应的代码块，然后退出分支结构。

不过如果你不小心输入了101，那么你会发现程序并没有反应，我们可以很明显的发现这是一个错误的输入，那么如何避免这种情况呢？只需在最后加上两行这样的代码即可：

else:
    print("请输入0~100的分数！")

注意：else和if是同一位置的缩进，print与之前的print是同一位置的缩进。

1.4 条件表达式

这种形式一般用的比较少，在这里也仅是提出而已。

语法规则：

条件成立时的语句 if condition else 条件不成立时执行的语句

测试代码：

#测试2
if 6 % 2 == 0:
    print("6 is even")
else:
    print("6 is odd")
    
#测试4
print("6 is even") if 6 % 2 == 0 else print("6 is odd")

我们借助了测试2的代码来帮助理解，条件表达是其实也可以说是由if-else语句变形而来，现在条件为真时的执行语句写上，再将if - else结构写上，最后写上条件不为真的时候执行的语句。这种方式主要是将原本四行的代码写在了一行，但是为了便于理解，一开始学习还是推荐形式二的写法。

2. 循环结构

循环结构可以让程序重复地执行某些特定的语句，这在某些需要多次重复执行的任务或者有规律的任务时，能够提供极大的便利。

2.1 for循环

Python的for循环可以遍历任何序列，可以是我们之前学过的字符串，也可以是列表或者其他，列表的概念还没学到，现在可以简单理解为用方括号[]括起来的是一个列表，里面可以存放各种类型，然后用逗号分开,，如：

[1, 2, 3, 4, 5]
["hello", 2, 3,"girl"]

for循环的基本语法规则如下：

for 变量 in 序列：

循环体

每次循环，变量都会按顺序从被遍历的结构中获取元素，接着执行一次循环体。

测试代码：

#测试5
for a in ("hello"):
    print(a)
#结果：
h
e
l
l
o
---------------------------------
#测试6
for b in [1, 2, 3, "girl"]:
    print(b)
#结果：
1
2
3
girl

可以看到不论是字符串还是列表，程序都依次将里面的元素打印出来。

此外，for循环通常还会和range()函数一起搭配使用，来控制循环的次数。首先介绍一下range()函数的用法：

#1. range(stop)		产生一个0~n-1整数序列
#如：range(3)		--0, 1, 2   

#2. range(start, stop)		产生一个start~stop-1整数序列, 注意左边是闭区间，右边是开区间
#如：range(2, 7)		--2, 3, 4, 5, 6 

#3. range(start, stop，step)		产生一个start~stop-1，步长是step的整数序列，同样的左边是闭区间，右边是开区间
#如：range(2, 7, 2)		--2, 4, 6

测试代码：

#测试7
for a in range(7, 2, -2):
    print(a)
#结果：
7
5
3

2.2 while循环

while循环通常用于让程序在满足某种条件的情况下，重复执行某些语句。

语法规则：

while 条件：

循环体

测试代码：

#测试8
i = 0
while i < 3:		#循环条件
    print("Hello,World！")
    i += 1			#计数器
#结果：
Hello,World！
Hello,World！
Hello,World！

当然while循环的条件是可以为True的，这样一来就构成了死循环，会将循环体里面的代码块一直重复执行。如：

while True:
    print("Hello")

程序会一直在屏幕上打印Hello，直至电脑死机，或关闭程序，当然你也可以手动停止，只需同时按下Ctrl和c即可。

2.3 continue语句

continue语句与后面的break语句都是用来跳出循环的语句，不过它们也有不同，continue语句是用来跳出当前循环的剩余语句，然后会继续进行下一次的循环。

测试代码：

#测试9
for a in range(1, 4):
    print(a)
    if a % 2 == 0:
        continue
    print(a)
#结果：
1
1
2
3
3

当a % 2 == 0成立时，执行continue语句，程序退出了此次循环，即没有执行后面的那条print语句，然后它还会继续开始下一次的循环，直至循环条件不满足。

2.4 break语句

break语句用于强制退出循环，当执行break时，程序不是像continue单单退出某一次循环，然后进行下一次的循环，而是直接退出整个循环。

测试代码：

#测试10
for a in range(1, 4):
    print(a)
    if a % 2 == 0:
        break
    print(a)
#结果：
1
1
2

当a % 2 == 0成立时，执行break语句，程序直接退出了整个循环。

注意：如果存在多个循环，break语句只能退出包含它的最内层循环。

测试代码：

#测试11
i=2
while i > 0:
    i -= 1
    for a in range(1, 4):
        print(a)
        if a % 2 == 0:
            break
        print(a)
#结果：
1
1
2
1
1
2

测试11的代码，只是在测试10的代码上加了一层会执行两次的while循环，从结果也能看出，测试11的代码将测试12的代码结果打印了两次，这说明，break语句的确只是跳出了最内层的循环。

2.5 else语句

else语句的作用通常是用来判断程序有没有遇到break语句。

语法规则1:

for 变量 in 序列：

循环体

else：

代码段

语法规则2：

while 条件：

循环体：

else：

代码段

测试代码：

#测试12		无break
i = 3
while i > 0:
    print(i)
    i -= 1
else:
    print("发射！")
#结果：
3
2
1
发射！

#测试12-2		有break语句
i = 3
while i > 0:
    print(i)
    i -= 1
    break
else:
    print("发射！")
#结果：
3

在没有break语句的代码中程序会在退出循环后，接着执行else语句所包含的代码段，而对于有break的语句的程序，break不仅使得循环直接退出，也会直接跳过else语句所包含的代码段。这就是else语句的作用。

2.6 pass语句

pass语句是空语句，不会做任何事情。通常作为占位语句，为了保持程序或者是格式的完整。

举个例子：

if True:
    print("Hello")
else:
    pass

3 嵌套语句

嵌套是指一个分支结构嵌套另外一个分支结构，或者一个循环结构嵌套另外一个循环结构，当然它们也可以相互嵌套，并且理论上支持无限嵌套。但是不论是从代码的美观性，可读性还是其他方面来看，没有人会这样做，所以我也不推荐这样做。下面以分支结构的嵌套作为例子，对于循环结构也是类型的。

测试代码：

#测试13
x = 6
if x > 0:
    if X < 10:
        print("0 < x < 10")

#测试13-2
if x > 0 and X < 10:
        print("0 < x < 10")
        
#测试13-3
if 0 < x < 10:
        print("0 < x < 10")
        
#测试14
x = 4
y = 8
if x == y:
    print("x = y")
else:
    if x > y:
        print("x > y")
    else:
        print("x < y")

对于测试13，在if中嵌套了另外一个if，只有当两个条件同时成立时，才会执行打印语句。对于需要两个同时为真的条件我们也可以改写为测试13-2的情况，运行and运算符。此外Python还提供了一种更为简便的方法，即测试13-3。
测试14程序则是在if-else中嵌套了另外一个if-else。这里有一个地方需要提醒一下，属于一对的if-else需要保持同一位置的缩进，以保证程序能够按照预想的那样进行。

4 简单的代码练习

打印九九乘法表：

#测试15				使用for循环
for i in range(1, 10):
    for j in range(1, i+1):
        print(j, "*", i, "=", j * i, end = "  ")
    print()
    
#测试16				使用while循环
i = 1
while i <= 9:
    j = 1
    while j <= i:
        print(j, "*", i, "=", j * i, end = "  ")
        j += 1
    print()
    i += 1

运行结果：

在这里插入图片描述

程序分别采用了，for循环和while循环打印了九九乘法表，实现的功能是完全一样的，同时对部分代码进行解析：

print语句对于变量会将它的值打印，如j。
print语句对于字符串会打印引号中的内容，如“*”。
print语句对于表达式会计算后打印它的值，如j * i。
end = " "的作用是每执行完一次打印语句后，以空格分隔，其中" "引号中有两个空格。如果去掉这部分的话，默认是以换行分隔的，从之前的代码也可以看出来。
print()在这里的作用就是，每次内存循环结束就换行，即对于同一个i值（乘号*右边的值）的等式都是在第同一行的。备注：这里也可以看出，print()语句默认是以换行作为分隔的。