《Python 基础篇》三：流程控制

Author: ACatSmiling

Since: 2024-09-27

Python 代码在执行时是按照自上向下顺序执行的。通过流程控制语句，可以改变程序的执行顺序，也可以让指定的程序反复执行多次。

流程控制语句分成两大类：条件判断语句，循环语句。

条件判断语句

if

语法：

if 条件表达式: 
    代码块

• 执行的流程：if 语句在执行时，会先对条件表达式进行求值判断，如果为 True，则执行 if 后的语句；如果为 False，则不执行。

默认情况下，if 语句只会控制紧随其后的那条语句，如果希望 if 可以控制多条语句，则可以在 if 后跟着一个代码块。

• 代码块：

  • 代码块中保存着一组代码，同一个代码块中的代码，要么都执行要么都不执行。
  • 代码块就是一种为代码分组的机制。
  • 如果要编写代码块，语句就不能紧随在:后边，而是要写在下一行。
  • 代码块以缩进开始，直到代码恢复到之前的缩进级别时结束。
  • 缩进有两种方式，一种是使用 tab 键，一种是使用空格（四个）。
    • Python 代码中使用的缩进方式必须统一。
    • Python 的官方文档中推荐我们使用空格来缩进。

• 可以使用逻辑运算符来连接多个条件，如果希望所有条件同时满足，则需要使用 and；如果希望只要有一个条件满足即可，则需要使用 or。

示例：

num = input('请输入一个数：')
num = int(num)
if num > 10:
    print('num比10大！')
 
if 10 < num < 20:
    print('num比10大，num比20小！')

if - else

语法：

if 条件表达式:
    代码块1
else:
    代码块2

• 执行流程：if - else 语句在执行时，先对 if 后的条件表达式进行求值判断，如果为 True，则执行 if 后的代码块 1；如果为 False，则执行 else 后的代码块 2。

示例：

age = 7
if age > 17:
    print('你已经成年了~~')
else:
    print('你还未成年~~')
 
# 如果一个年份可以被 4 整除不能被 100 整除，或者可以被 400 整除，这个年份就是闰年
year = int(input('请输入一个任意的年份：'))
if year % 4 == 0 and year % 100 != 0 or year % 400 == 0:
    print(year, '是闰年')
else:
    print(year, '是平年')

if - elif - else

语法：

if 条件表达式:
    代码块
elif 条件表达式:
    代码块
elif 条件表达式:
    代码块
else:
    代码块

• 执行流程：if - elif - else 语句在执行时，会自上向下依次对条件表达式进行求值判断，如果表达式的结果为 True，则执行当前代码块，然后语句结束；如果表达式的结果为 False，则继续向下判断，直到找到 True 为止；如果所有的表达式都是 False，则执行 else 后的代码块。

• if - elif - else 中只会有一个代码块会执行。

示例：

age = 210
 
if age > 200:
    print('活的可真久！')
elif age > 100:
    print('你也是老大不小了！')
elif age >= 60:
    print('你已经退休了！')
elif age >= 30:
    print('你已经是中年了！')
elif age >= 18:
    print('你已经成年了！')
else:
    print('你还是个小孩！')
 
age = 68
 
if 18 <= age < 30:
    print('你已经成年了！')
elif 30 <= age < 60:
    print('你已经中年了！')
else:
    print('你已经退休了！')

嵌套选择

match

模式匹配：match 语句是 Python 3.10 及以后版本中引入的新特性，它允许你根据对象的模式来检查对象，并执行相应的代码块。

• match 语句中的每个代码块由一个或多个 case 子句组成。
• 每个 case 子句后面跟着一个模式和一个代码块。
• 当模式匹配成功时，会执行相应的代码块。
• 如果没有任何模式匹配成功，则可以选择使用一个默认的代码块，使用下划线 _ 来表示。

示例：

text = 'hello'
 
match text:
    case 'hello':
        print("text is 'hello'")
    case 'world':
        print("text is 'world'")
    case _:  # 匹配所有其他值
        print("text is neither 'hello' nor 'world'")

循环语句

循环语句可以使指定的代码块重复指定的次数。

循环语句分成两种：while 循环和 for 循环。

while 循环

语法：

while 条件表达式:
    代码块
else:
    代码块

• 执行流程：while 语句在执行时，会先对 while 后的条件表达式进行求值判断，如果判断结果为 True，则执行循环体（代码块），循环体执行完毕，继续对条件表达式进行求值判断，以此类推，直到判断结果为 False，则循环终止，如果循环有对应的 else，则执行 else 后的代码块。
• 条件表达式恒为 True 的循环语句，称为死循环。

循环的三个要件：

• 初始化表达式：通过初始化表达式初始化一个变量。
• 条件表达式：条件表达式用来设置循环执行的条件。
• 更新表达式：修改初始化变量的值。

示例：

# 创建一个执行十次的循环
i = 0
while i < 10:
    i += 1
    print(i, 'hello')
else:
    print('else中的代码块')
    
 
# 水仙花数是指一个 n 位数（n≥3），它的每个位上的数字的 n 次幂之和等于它本身（例如：1**3 + 5**3 + 3**3 = 153）。
# 求 1000 以内所有的水仙花数
 
# 获取 1000 以内的三位数
i = 100
while i < 1000:
 
    # 假设，i 的百位数是 a，十位数 b，个位数 c
    # 求 i 的百位数
    a = i // 100
    # 求 i 的十位数
    # b = i // 10 % 10
    b = (i - a * 100) // 10
    # 求 i 的个位数字
    c = i % 10
    # print(i , a , b , c)
    
    # 判断 i 是否是水仙花数
    if a**3 + b**3 + c**3 == i :
        print(i)
    i += 1

for 循环

语法：

for 变量 in 序列 :
    代码块

• range()函数可以用来创建一个数字序列，常与 for 循环结合使用来重复执行代码块指定的次数。
• for 循环除了创建方式以外，其余的都和 while 循环一样，包括 else、break、continue 都可以在 for 循环中使用。

示例：

for i in range(5):
    print(i)

输出结果：

0
1
2
3
4

循环控制

break

作用：退出循环。

• 注意：只能跳出距离最近的 while 或者 for 循环。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。

示例：

i = 0
while i < 5:
    if i == 3:
        break
    print(i)  # 结束循环，结果：0 1 2
    i += 1
else:
    print('循环结束')

输出结果：

0
1
2

continue

作用：跳过本次循环后面的剩余语句，然后继续下一次循环。

• 注意：只能跳出距离最近的 while 或者 for 循环。

示例：

i = 0
while i < 5:
    i += 1
    if i == 2:
        continue  # 跳出当前循环，结果：1 3 4 5 循环结束
    print(i)
else:
    print('循环结束')

输出结果：

1
3
4
5
循环结束

else

else 可以使用在循环语句中，如果没有通过 break 退出循环，循环结束后，会执行 else 的代码。

示例：

num = 1
sum = 0
while num <= 5:
    sum = sum + num
    print(sum)
    if sum == 10:
        break
    num += 1
else:
    print('这是前一个循环，执行了break语句')
 
print('####################################')
 
num = 1
sum = 0
while num <= 3:
    sum = sum + num
    print(sum)
    if sum == 10:
        break
    num += 1
else:
    print('这是后一个循环，没有执行break语句')

输出结果：

1
3
6
10
####################################
1
3
6
这是后一个循环，没有执行break语句

pass

作用：当语句要求不希望任何命令或代码来执行时使用。

• pass 语句表示一个空操作，在执行时没有任何的响应。
• pass 的位置最终应该有代码来执行，只不过暂时未写出来，可以使用在流程控制和循环语句中。
• pass 语句是用来在判断或循环语句中占位的，无实际意义。如果循环体内容没想好怎么写，可以先用 pass 占位，这样不会影响程序执行。

示例：

i = 0
if i < 5:
    pass

循环嵌套

打印图形：

# 在控制台中打印如下图形
# *****
# *****
# *****
# *****
# *****
#
 
# 创建一个循环来控制图形的高度
# 循环嵌套时，外层循环没执行一次，内存循环就要执行一圈
i = 0
while i < 5:
    # 创建一个内层循环来控制图形的宽度
    j = 0
    while j < 5:
        # print() 默认在结尾打印 \n 换行符，添加 end 参数，打印时不要换行
        print("* ", end='')
        j += 1
    # 每一行打印完毕后，再打印一个换行符
    print()
    i += 1
 
#
# *     j<1   i=0
# **    j<2   i=1
# ***   j<3   i=2
# ****  j<4   i=3
# ***** j<5   i=4
#
# *****
# ****
# ***
# **
# *
i = 0
while i < 5:
    j = 0
    while j < i + 1:
        print("* ", end='')
        j += 1
    print()
    i += 1

99 乘法表：

# 打印 99 乘法表
# 1*1=1
# 1*2=2 2*2=4
# 1*3=3 2*3=6 3*3=9
# ...                 9*9=81
 
# 创建一个外层循环来控制图形的高度
i = 0
while i < 9:
    i += 1
    
    # 创建一个内层循环来控制图形的宽度
    j = 0
    while j < i:
        j += 1
        print(f"{j}*{i}={i*j} ",end="")
 
    print()

time() 函数

time()：可以用来获取当前的时间，返回的单位是秒

示例：

# 引入一个 time 模块，来统计程序执行的时间
from time import *
 
# 获取程序开始的时间
# 优化前：
#   10000 个数 12.298秒
#   100000 个数 没有结果
# 第一次优化：加 break
#   10000 个数 1.577 秒
#   100000 个数 170.645 秒
# 第二次优化：循环到根号为止
#   10000 个数 0.068 秒
#   100000 个数 1.646 秒
#
# 36 的因数
#   2 18
#   3 12
#   4 9
#   6 6
#   
begin = time()
 
i = 2
while i <= 100000:
    flag = True
    j = 2
    while j <= i ** 0.5:
        if i % j == 0:
            flag = False
            # 一旦进入判断，则证明 i 一定不是质数，此时内层循环没有继续执行的必要
            # 使用 break 来退出内层的循环
            break
        j += 1
    if flag:
        # print(i)  
        pass
    i += 1
 
# 获取程序结束的时间
end = time()
 
# 计算程序执行的时间
print("程序执行花费了：", end - begin, "秒")

原文链接

https://github.com/ACatSmiling/zero-to-zero/blob/main/PythonLanguage/python.md