ISBN:978-7-111-59261-7

Python中的控制語句有以下幾類：選擇語句、循環(huán)語句、循環(huán)控制語句等。選擇語句使得程序在執(zhí)行時可以根據(jù)條件表達式的值，有選擇的執(zhí)行某些語句或不執(zhí)行另一些語句。循環(huán)控制是程序中一種很重要的控制結(jié)構，它充分發(fā)揮了計算機擅長自動重復運算的特點，使計算機能反復執(zhí)行一組語句，直到滿足某個特定的條件為止，循環(huán)結(jié)構程序最能體現(xiàn)程序功能魅力的。能正確、靈活、熟練、巧妙地掌握和運用它們是程序設計的基本要求。第3章選擇與循環(huán)

學習重點或難點：

●條件表達式

●選擇結(jié)構語句

●循環(huán)結(jié)構語句

●

循環(huán)嵌套與循環(huán)控制

●控制語句的應用

第3章選擇與循環(huán)3.1結(jié)構化程序設計3.2條件表達式3.3選擇結(jié)構3.4循環(huán)結(jié)構3.5應用實例結(jié)構化程序設計是由迪克斯特拉（E.W.dijkstra）在1969年提出的，結(jié)構化程序設計是以模塊化設計為中心，將待開發(fā)的軟件系統(tǒng)劃分為若干個相互獨立的模塊，這樣使完成每一個模塊的工作變單純而明確，這樣能為設計一些較大的軟件打下良好的基礎。3.1結(jié)構化程序設計3.1.1算法與流程圖3.1.2三種基本結(jié)構3.1結(jié)構化程序設計3.1結(jié)構化程序設計結(jié)構化程序設計的基本要點有：1、采用自頂向下，逐步細化的程序設計方法在需求分析、概要設計中，都采用了自頂向下，逐層細化的方法。2、使用三種基本控制結(jié)構構造程序任何程序都可由順序、選擇、循環(huán)三種基本控制結(jié)構構造（見3.1.2節(jié)圖3-4）。具體：

（1）用順序方式對過程分解，確定各部分的執(zhí)行順序；

（2）用選擇方式對過程分解，確定某個部分的執(zhí)行條件；

（3）用循環(huán)方式對過程分解，確定某個部分進行重復的開始和結(jié)束的條件；

（4）對處理過程仍然模糊的部分反復使用以上分解方法，最終可將所有細節(jié)確定下來。3.1結(jié)構化程序設計

所謂程序設計就是使用某種計算機語言，按照某種算法，編寫程序的活動。如何進行程序設計呢？一般說來，包括以下步驟：①問題定義；②算法設計；③算法表示（如流程圖設計）；④程序編制；⑤程序調(diào)試、測試及資料編制。一個程序應包括：1）對數(shù)據(jù)的描述。在程序中要指定數(shù)據(jù)的類型和數(shù)據(jù)的組織形式，即數(shù)據(jù)結(jié)構（datastructure）。3.1.1算法與流程圖

2）對操作的描述。即操作步驟，也就是算法（algorithm）。

做任何事情都有一定的步驟，而算法就是解決某個問題或處理某件事的方法和步驟，在這里所講的算法是專指用計算機解決某一問題的方法和步驟。算法應具有有窮性、確定性、有零個或多個輸入、有一個或多個輸出、有效性等5個特征。

為了描述一個算法，可以采用許多不同的方法，常用的有：自然語言、流程圖、N-S流程圖、偽代碼、計算機語言等。這里只簡單介紹傳統(tǒng)流程圖。3.1.1算法與流程圖3.1.1算法與流程圖表3-1流程圖圖形符號

根據(jù)這些圖符，可以將自然語言描述的算法，用流程圖表示。如下舉例說明。

【例3-1】A和B數(shù)據(jù)互換的算法，見圖3-1。

【例3-2】求兩個數(shù)A、B中的最大數(shù)的算法，見圖3-2。3.1.1算法與流程圖圖3-2例3-2流程圖結(jié)構化程序設計方法使用的順序、選擇、循環(huán)三種基本控制結(jié)構（其流程圖表示見圖3-4），理論上已證明，無論多么復雜的問題，其算法都可表示為這三種基本結(jié)構的組合。依照結(jié)構化的算法編寫的程序或程序單元(如函數(shù)或過程)，其結(jié)構清晰、易于理解、易于驗證其正確性，也易于查錯和排錯。具體介紹如下：3.1.2三種基本結(jié)構3.1.2三種基本結(jié)構1、順序結(jié)構順序結(jié)構表示程序中的各操作是按照它們出現(xiàn)的先后順序執(zhí)行的。2、選擇結(jié)構

選擇結(jié)構表示程序的處理步驟出現(xiàn)了分支，它需要根據(jù)某一特定的條件選擇其中的一個分支執(zhí)行。選擇結(jié)構有單選擇、雙選擇和多選擇三種形式。3.1.2三種基本結(jié)構

3、循環(huán)結(jié)構循環(huán)結(jié)構表示程序反復執(zhí)行某個或某些操作，直到某條件為假（或為真）時才可終止循環(huán)。在循環(huán)結(jié)構中最主要的是：什么情況下執(zhí)行循環(huán)？哪些操作需要循環(huán)執(zhí)行？

循環(huán)結(jié)構的基本形式有兩種：當型循環(huán)和直到型循環(huán)。

三種基本結(jié)構的共同特點是：1）只有單一的入口和單一的出口；2）結(jié)構中的每個部分都有執(zhí)行到的可能；3）結(jié)構內(nèi)不存在永不終止的死循環(huán)。3.1.2三種基本結(jié)構

結(jié)構化程序設計的基本思想是采用“自頂向下，逐步求精”的程序設計方法和“單入口單出口”的控制結(jié)構。

【例3-4】輸入三角形的三邊長，求三角形面積。

分析：已知三角形的三邊長a,b,c，可用海倫公式

來求三角形的面積，其中半周長p=(a+b+c)/2。圖3-5是本題程序流程圖。3.1.2三種基本結(jié)構

條件表達式字面上是指表達條件的式子。條件表達式主要是指表達條件的關系表達與邏輯表達式。3.2條件表達式3.2條件表達式3.2.1關系運算符及其優(yōu)先級3.2.2關系表達式3.2.3邏輯運算符及其優(yōu)先級3.2.4邏輯表達式3.2.1關系運算符及其優(yōu)先級

在Python語言中有上章表2-3中的6種關系運算符。

關系運算符都是雙目運算符，其結(jié)合性均為左結(jié)合。關系運算符的優(yōu)先級低于算術運算符，高于賦值運算符。

關系表達式的一般形式為：

表達式

關系運算符

表達式

例如：a+b>c-dx>3/2'a'+1<c-i-5*j==k+1都是合法的關系表達式。由于表達式也可以又是關系表達式。因此也允許出現(xiàn)嵌套的情況。

例如：a>(b>c)a!=(c==d)等。關系表達式的值是“真”和“假”，用True和False表示的。如：5>0的值為真，即為True。3.2.2關系表達式

關系表達式是條件表達式的一種。組合多種條件構成復合或復雜條件時，需要用到邏輯運算與邏輯表達式。

另外，Python語言指定任何非0和非空（Null）值為True，0或者null為False，這樣條件表達式還可以是一個任意表達式。3.2.2關系表達式Python語言中提供了三種邏輯運算符：1）and與運算，如：xandy(說明：x,y為變量、常量、關系表達式等)；2）or或運算，如：xory；3）not非運算，如：notx。

與運算符and和或運算符or均為雙目運算符，具有左結(jié)合性。非運算符not為單目運算符，具有右結(jié)合性。邏輯運算符優(yōu)先級由高到低為：not（非）→and(與)→or(或)。3.2.3邏輯運算符及其優(yōu)先級

按照運算符的優(yōu)先順序可以得出：a>bandc>d等價于(a>b)and(c>d)；

notb==cord<a等價于(not(b==c))or(d<a)。

邏輯運算的值也為“真”和“假”兩種，用True和False來表示。其求值規(guī)則如下：

3.2.3邏輯運算符及其優(yōu)先級1、與運算and：參與運算的兩個量都為真時，結(jié)果才為真，否則為假。

例如：5.0>4.9and4>3由于5.0>4.9為真，4>3也為真，相與的結(jié)果也為真。2、或運算or：參與運算的兩個量只要有一個為真，結(jié)果就為真。兩個量都為假時，結(jié)果為假。例如：5.0>4.9or5>8由于5.0>4.9為真，相或的結(jié)果也就為真。3、非運算not：參與的運算量為真時，結(jié)果為假；參與的運算量為假時，結(jié)果為真。例如：not(5.0>4.9)的結(jié)果為假，即為False。3.2.3邏輯運算符及其優(yōu)先級

邏輯表達式的一般形式為：

表達式

邏輯運算符

表達式

其中的表達式又可以是邏輯表達式，從而組成了嵌套的情形。例如：(aandb)andc根據(jù)邏輯運算符的左結(jié)合性，也可寫為：aandbandc邏輯表達式的值是式中各種運算的最后值，其值為True或為False。

邏輯表達式是條件表達式的另一種，往往是用于構建復雜條件的表達式。3.2.4邏輯表達式

用if語句可以構成選擇結(jié)構。它根據(jù)給定的條件進行判斷，以決定執(zhí)行某個分支程序段。Python語言的if語句有三種基本形式。

圖3-6if語句的執(zhí)行邏輯3.3選擇結(jié)構1、第一種形式為基本形式（單分支）：if條件表達式:

語句塊[;]

其語義是：如果條件表達式的值為真，則執(zhí)行其后的語句塊（可以是單個語句，當單個語句時可直接放冒號(:)后成一行，下同），否則不執(zhí)行該語句塊，其執(zhí)行邏輯見圖3-6。3.3.1if語句的三種形式【例3-5】輸入兩整數(shù)，輸出其最大者（方法1）。

print("inputtwonumbers:\n")

a=int(input("a:"));b=int(input("b:"))

max=a#意思是先假設a為最大（這種做法常用）

ifmax<b:

max=b;#然后用當前的最大值max與b作比較，單語句可以放冒號后成一行

print("max=",max);#輸出兩者的最大值

將以上腳本保存在maxab.py文件中，并執(zhí)行該腳本：pythonmaxab.pyinputtwonumbers:a:100b:200max=2003.3.1if語句的三種形式

2、第二種形式為（二分支形式）：if-elseif條件表達式:

語句塊1[;]else:

語句塊2[;]

其語義是：如果表達式的值為真，則執(zhí)行語句1，

否則執(zhí)行語句2。其執(zhí)行的邏輯過程見下圖3-6。3.3.1if語句的三種形式圖3-6if語句的執(zhí)行邏輯【例3-6】輸入兩整數(shù)，輸出其最大者（方法2）。

print("inputtwonumbers:\n")

a=int(input("a:"));b=int(input("b:"))

ifa>b:#直接比較，根據(jù)比較情況得到最大值

max=a;

else:

max=b;

print("max=",max);#輸出兩者的最大值

3.3.1if語句的三種形式3、第三種形式為if-elif-else形式（多分支形式）

當有多個分支選擇時，可采用if-elif-else語句，其一般形式如下圖所示：

3.3.1if語句的三種形式圖3-8if-elif-else語句的語法格式

圖3-9if-elif-else語句的執(zhí)行過程3.3.1if語句的三種形式【例3-7】輸入一個整數(shù)，輸出對應是哪一類人。

num=int(input("Inputnum:"))ifnum==3:#判斷num的值

print('boss')

elifnum==2:

print('user')

elifnum==1:

print('worker')

elifnum<0:

print('error')#值小于零時輸出

else:

print('roadman')#條件均不成立時輸出

3.3.1if語句的三種形式

當if語句中的語句或語句塊又是if語句時，則構成了if語句嵌套的情形。

其一般形式可表示如下：if條件表達式:if語句[;]

或者為if條件表達式:if語句[;]else:if語句[;]3.3.2if語句的嵌套

在嵌套內(nèi)的“if語句”可能又是if-else型的，這將會出現(xiàn)多個if和多個else重疊的情況，這時要特別注意通過統(tǒng)一縮進來體現(xiàn)的if和else的配對?！纠?-8】比較并顯示兩數(shù)的大小關系（if-else形式實現(xiàn)）。

print("inputtwonumbers:\n")

a=int(input("a:"));b=int(input("b:"))

ifa!=b:

ifa>b:

print("A>B\n");

else:

print("A<B\n");

else:

print("A=B\n");3.3.2if語句的嵌套

print("inputtwonumbers:\n")

a=int(input("a:"));b=int(input("b:"))

ifa==b:print("A=B\n");

elifa>b:print("A>B\n");

else:print("A<B\n");

思考：本程序功能，還有其他實現(xiàn)方法的。由于Python并不支持switch語句，所以多個條件判斷，只能用elif來實現(xiàn)，如果判斷需要多個條件同時判斷時，可以使用邏輯表達式來表示復雜條件。3.3.2if語句的嵌套

【例3-9】比較并顯示兩數(shù)的大小關系（if-elif-else形式實現(xiàn)）。

循環(huán)結(jié)構是程序中一種很重要的結(jié)構。其特點是，在給定條件成立時，反復執(zhí)行某程序段，直到條件不成立為止。給定的條件稱為循環(huán)條件，反復執(zhí)行的程序段稱為循環(huán)體。Python語言提供了2種循環(huán)語句：1）while循環(huán)語句；2）for循環(huán)語句。（在Python中沒有do...while循環(huán)語句。）3.4循環(huán)結(jié)構

Python編程中while語句用于循環(huán)執(zhí)行，即在滿足某條件下循環(huán)執(zhí)行某段程序，以處理需要重復處理的相同任務。while循環(huán)語句的一般形式為：while條件表達式:

語句塊[;][else:

語句塊2[;]]

其中條件表達式是循環(huán)條件，條件表達式一般是關系表達式或邏輯表達式，除此外任何非零或非空（Null）的值均為True；語句塊（包括單個語句）為循環(huán)體。3.4.1while循環(huán)語句while語句（無else子句時）的語義是：計算條件表達式的值，當值為真(非0或非空)時，執(zhí)行循環(huán)體語句，一旦循環(huán)體語句執(zhí)行完畢，條件表達式中的值將會被重新計算，如果還是為True，循環(huán)體將會再次執(zhí)行，這樣一直重復下去，直至條件表達式中的值為假False(或為0或為空)為止。while語句有else子句時，while語句部分含義同上，else中的語句塊2會在循環(huán)正常執(zhí)行結(jié)束（即while不是通過break跳出而中斷的）的情況下執(zhí)行。3.4.1while循環(huán)語句

3.4.1while循環(huán)語句

其執(zhí)行過程可用圖3-10表示。

圖3-10while循環(huán)語句的執(zhí)行邏輯

【例3-10】用while語句計算從1加到100的值。用傳統(tǒng)流程圖表示算法，如圖3-11所示：程序如下：

n=100#變量初始化

sum=0;i=1

whilei<=n:

sum=sum+i;

i+=1

print("Sumof1until%d:%d"%(n,sum))執(zhí)行結(jié)果：Sumof1until100:50503.4.1while循環(huán)語句1、無限循環(huán)

如果條件判斷語句永遠為True，循環(huán)將會無限的執(zhí)行下去，如下：

var=1

whilevar==1:#該條件永遠為True，循環(huán)將無限執(zhí)行下去

num=raw_input("Enteranumber:")

#

raw_input()用于Python2.x

print("Youentered:",num)

print("Goodbye!")3.4.1while循環(huán)語句2、使用else語句【例3-11】使用到else子句的while循環(huán)語句3.4.1while循環(huán)語句count=0whilecount<5:

print(count,"islessthan5")

count=count+1else:print(count,"isnotlessthan5")Pythonfor循環(huán)語句可以遍歷任何序列中的項目，如一個列表或者一個字符串等,來控制循環(huán)體的執(zhí)行。for循環(huán)語句的語法格式如下，for循環(huán)執(zhí)行邏輯如圖3-12。

for<variable>in<sequence>:

語句塊[;][else:

語句塊2[;]]3.4.2for循環(huán)語句圖3-12for循環(huán)語句的執(zhí)行邏輯

【例3-12】用for循環(huán)控制顯示字符串及列表中的元素。

forletterin'Python':print(letter,end='')fruits=['banana','apple','mango']print('\nCurrentfruit:',end='')forfruitinfruits:print(fruit,end='')

程序輸出結(jié)果：PythonCurrentfruit:bananaapplemango3.4.2for循環(huán)語句1、通過序列索引迭代

另外一種執(zhí)行循環(huán)的遍歷方式是通過索引，例如：forindexinrange(len(fruits)):#fruits同上print(fruits[index],end='')#bananaapplemango

以上程序使用了內(nèi)置函數(shù)len()和range()，函數(shù)len()返回列表的長度，即元素的個數(shù)。range返回一個序列的數(shù)。2、使用else語句

循環(huán)語句可以有else子句。它在窮盡列表(以for循環(huán))或條件變?yōu)榧?以while循環(huán))循環(huán)終止時被執(zhí)行，但循環(huán)被break終止時則不執(zhí)行。例如：3.4.2for循環(huán)語句【例3-13】使用到else子句的for循環(huán)語句。

fornuminrange(10,20):#10到19循環(huán)

foriinrange(2,num):

#2到num-1循環(huán)

ifnum%i==0:

#找到第一個因子

j=num/i

#去計算第二個因子

print('%dequals%d*%d'%(num,i,j))

break

#退出內(nèi)循環(huán)，到外for循環(huán)

else:

#for循環(huán)的else部分

print(num,'素數(shù)。')程序輸出結(jié)果：10equals2*511是素數(shù)。┄┄┄#省略18equals2*919是素數(shù)。3.4.2for循環(huán)語句

Python語言允許在一個循環(huán)體里面嵌入另一個循環(huán)。3.4.3循環(huán)嵌套1、Pythonfor循環(huán)嵌套語法：for<variable1>in<sequence1>:

語句塊1[;]

for<variable>in<sequence>:

語句塊2[;]

語句塊3[;]2、Pythonwhile循環(huán)嵌套語法：while條件表達式1:

語句塊1[;]

while條件表達式2:

語句塊2[;]

語句塊3[;]

可以在循環(huán)體內(nèi)嵌入其他的循環(huán)體，如在while循環(huán)中可以嵌入for循環(huán)，反之，可以在for循環(huán)中嵌入while循環(huán)。3、舉例：

【例3-14】

使用嵌套循環(huán)找出2~20之間的所有素數(shù)分析：對于一個數(shù)n，如果從2到n**0.5（根號n)的數(shù)都不能整除，那么n這個數(shù)就是素數(shù)。3.4.3循環(huán)嵌套1）用for來實現(xiàn)嵌套循環(huán)輸出2~20之間的素數(shù)

n=20

foriinrange(2,n):

forjinrange(2,int(i**0.5)+1):

ifi%j==0:

break

else:print(i,'是素數(shù)')#會輸出2是素數(shù)3是素數(shù)……19是素數(shù)2）用while來實現(xiàn)嵌套循環(huán)輸出2~20之間的素數(shù)3.4.3循環(huán)嵌套3.4.3循壞嵌套i=2while(i<20):j=2while(j<=(i/j)):#對i來說，因素j從2、3、...判斷到j>i/j就OK了

ifnot(i%j):break#或者寫ifi%j==0:break#如果整除的意思

j=j+1if(j>i/j):

print(i,"是素數(shù)")#會輸出2是素數(shù)3是素數(shù)……19是素數(shù)i=i+1

說明：i%j的意思是i除以j后的余數(shù)。對于數(shù)字，0對應的布爾值為假，其它值都是真，not(i%j)的意思是當i%j為0時才能條件成立，就是能整除的意思。

循環(huán)控制語句可以更改語句執(zhí)行的順序。Python支持以下循環(huán)控制語句：1）break語句，在語句塊執(zhí)行過程中終止當前循環(huán)，并且跳出當前循環(huán)。2）continue語句，在語句塊執(zhí)行過程中終止當前循環(huán)，跳出該次循環(huán)，執(zhí)行下一次循環(huán)。3）pass語句，pass是空語句，只是起到保持程序結(jié)構的完整性作用。3.4.4循環(huán)控制語句break應用示例：

forletterin'Python':#for循環(huán)中使用break

ifletter=='h':break

print(letter,end=',')

#P,y,t,

var=10

#while循環(huán)中使用break

whilevar>0:

print(var,end='')#109876

var=var-1

ifvar==5:break3.4.4循環(huán)控制語句continue應用示例：

forletterin'Python':#for循環(huán)中使用break

ifletter=='h':

continue

print(letter,end=',')#P,y,t,o,n,

var=10#while循環(huán)中使用break

whilevar>0:

print(var,end='')#10987654321

var=var-1

ifvar==5:continue3.4.4循環(huán)控制語句pass應用示例：

forletterin'Python':

ifletter=='h':

pass

print('passblock',end=':')

print(letter,end='')

#程序輸出結(jié)果：Pytpass

block:hon3.4.4循環(huán)控制語句有

迭代器（Iterator）有時又稱游標（Cursor）是程序設計的軟件設計模式，可在容器物件（Container，例如鏈表或陣列）上遍訪的界面，設計人員無需關心容器物件的內(nèi)存分配的實現(xiàn)細節(jié)。也就是說迭代器類似于一個游標，可以通過這個來訪問某個可迭代對象的元素。3.4.5迭代器可以用通過下面例子來體驗一下迭代器：

s='ab';it=iter(s)

it

#<str_iteratorobjectat0x02C209B0>

print(it)#<str_iteratorobjectat0x02C209B0>

it.__next__()#'a'#Python2.7為：it.next()

it.__next__()#'b'

it.__next__()上面最后語句運行情況：Traceback(mostrecentcalllast):File"<stdin>",line1,in<module>StopIteration為此，一般通過for循環(huán)來控制使用迭代器：s='ab';it=iter(s);forxinit:print(x)#會輸出ab3.4.5迭代器1、Time時間模塊與Calendar日歷模塊的使用（1）Time時間模塊Time模塊包含了表3-2內(nèi)置函數(shù)，既有時間處理相關，也有轉(zhuǎn)換時間格式的。例如：importtime;

#導入時間模塊

ticks=time.time()#ticks適合于日期運算

print("Numberoftickssince12:00am,January1,

1970:",ticks)輸出：Numberoftickssince12:00am,January1,1970:1505180641.3777573.5應用實例3.5應用實例獲取格式化的時間：可以根據(jù)需求選取各種格式，最簡單的獲取可讀的時間模式的函數(shù)是asctime()：

importtime;

localtime=time.asctime(time.localtime(time.time()))

print("當前時間:",localtime)

print("當前時間:",time.ctime(time.time()))

print("當前時間:",time.asctime(time.gmtime(time.time())))輸出結(jié)果：當前時間:TueSep1211:06:182017

當前時間:TueSep1211:06:182017

當前時間:TueSep1203:06:1820173.5應用實例（2）Calendar日歷模塊此模塊的函數(shù)如表3-4都是日歷相關的。獲取某月日歷：

Calendar日歷模塊有很多的方法用來處理年歷和月歷，例如打印某月的月歷：

importcalendarcal=calendar.month(2018,1)print("ThecalendarofJanuary2018:");print(cal);

輸出結(jié)果：

ThecalendarofJanuary2018:January2018MoTuWeThFrSaSu123456789101112131415161718192021222324252627282930313.5應用實例2、本章應用實例【例3-16】整數(shù)的拆分。從鍵盤輸入任一個三位正整數(shù)x，輸出這個數(shù)的百位、十位和個位數(shù)字?！纠?-17】求ax2+bx+c=0方程的根，a,b,c由鍵盤輸入，設b2-4ac>0。【例3-18】冒泡排序法實現(xiàn)對列表中數(shù)的小到大排序（排序思路參照“9.2.2排序”）。3.5應用實例

【例3-20】判斷某年是否為閏年。閏年的條件是：能被4整除、但不能被100整除，或者能被400整除。(說明：x能被y整除，則余數(shù)為0，即x%y==0)方法1：用嵌套分支語句實現(xiàn)閏年問題。

分析：為了程序簡潔，引入閏年指示標志變量leap，leap