【python与数据分析】CH4 选择结构与循环结构

本文主要是介绍【python与数据分析】CH4 选择结构与循环结构，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

前言

一、条件表达式

1.概述

2.关系运算符

3.逻辑运算符

二、选择结构

1.概述

2.单分支选择结构

（1）格式

（2）【例4-1】编写程序，输入使用空格分隔的两个整数，然后按升序输出

3.双分支选择结构

（1）格式

（2）【例4-2】（鸡兔同笼问题）已知鸡兔总数（jitu）和腿的总数（tui），求鸡、兔各多少

（3）

4.多分支选择结构

（1）格式

（2）【例4-3】使用多分支选择结构将成绩从百分制变换到等级制

5.选择结构的嵌套

（1）格式(缩进必须要正确并且一致)

（2）【例4-4】使用嵌套选择结构将成绩从百分制变换到等级制

三、循环结构

1.概述

2.for循环和while循环

（1）格式

（2）【例4-5】编写程序，输出1~100之间能被7整除但不能同时被5整除的所有整数。（循环与选择同时使用）

（3）【例4-6】编写程序，打印九九乘法表

3.break和continue语句

（1）介绍

（2）【例4-7】编写程序，计算小于100的最大素数

四、综合案例解析

1.【例4-8】

2.【例4-9】编写程序，判断今天是今年的第几天

3.【例4-10】编写代码，输出由星号*组成的菱形图案并且能控制图案的大小

4.【例4-11】快速判断一个数是否为素数

5.【例4-12】

6.【例4-13】编写程序，输入一个自然数n，然后计算并输出前n个自然数的阶乘之和1!+2!+3!+……+n!的值

7.【例4-14】编写代码，模拟决赛现场最终成绩的计算过程。有至少三个评委，打分规则为删除最高分和最低分之后计算剩余分数的平均分。

8.【例4-15】编写程序。实现人机对站的尼姆游戏

前言

理解条件表达式与True/False的等价关系
熟练运用常见选择结构
熟练运用for循环和while循环
理解带else子句的循环结构执行过程
理解break和continue语句在循环中的作用

一、条件表达式

1.概述

绝大多数合法的Python表达式都可以作为条件表达式
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

>>> if 666:    #使用整数作为条件表达式
...     print(9)
... 
...     
9
>>> a=[3,2,1]
>>> if a:    #使用列表作为条件表达式
...     print(a)
... 
...     
[3, 2, 1]
>>> a=[]
>>> if a:    #空列表等价于False
...     print(a)
... else:
...     print('empty')
... 
...     
empty
>>> i=s=0
>>> while i<=10:    #使用关系表达式作为条件表达式
...     s+=i
...     i+=1
... 
...     
>>> print(s)
55
>>> i=s=0
>>> while True:    #使用常量True作为条件表达式
...     s+=i
...     i+=1
...     if i>10:    #符合特定条件时使用break语句推出循环
...         break
... 
...     
>>> print(s)
55
>>> s=0
>>> for i in range(0,11,1):    #遍历序列元素
...     s+=i
... 
...     
>>> print(s)
55

2.关系运算符

python中关系运算符可以连续使用，这样不仅可以减少代码量，也比较符合人类的思维方式

>>> print(1<2<3)
True
>>> print(1<2>3)
False
>>> print(1<3>2)
True

在python语法中，条件表达式中不允许使用赋值运算符“=”，避免了误将关系运算符“==”写作赋值运算符“=”带来的麻烦。在条件表达式中使用赋值运算符“=”将抛出异常，提示语法错误

>>> if a=3:
...     
SyntaxError: invalid syntax. Maybe you meant '==' or ':=' instead of '='?
>>> if (a=3) and (b=4):
...     
SyntaxError: invalid syntax. Maybe you meant '==' or ':=' instead of '='?

3.逻辑运算符

逻辑运算符and、or、not分别表示逻辑与、逻辑或、逻辑非。对于and而言，必须两侧的表达式都等价于True，整个表达式才等价于True
对于or而言，只要两侧的表达式中有一个等价于True，整个表达式就等价于True；对于not而言，如果后面的表达式等价于False，整个表达式就等价于False
逻辑运算符and和or具有短路求值或惰性求值的特点，可能不会对所有表达式进行求值，而是只计算必须计算的表达式的值

>>> 3 and 5    #整个表达式的值是最后一个计算的子表达式的值
5
>>> 3 or 5
3
>>> 0 and 5
0
>>> 0 or 5
5
>>> not [1,2,3]    #非空列表等价于True
False
>>> not {}    #空字典等价于False
True

二、选择结构

1.概述

常见的选择结构有单分支选择结构、双分支选择结构、多分支选择结构以及嵌套的分支结构，也可以构造跳转表来实现类似的逻辑
循环结构和异常处理结构中也可以带有“else”子句，可以看作是特殊形式的选择结构
何时使用选择结构呢？完成一件事（目标）有多于一种的方法（途径）或多于一个结果（状况）等

2.单分支选择结构

（1）格式

if 表达式：

语句块

（2）【例4-1】编写程序，输入使用空格分隔的两个整数，然后按升序输出

>>> x=input('Input two numbers:')
Input two numbers:23 76
>>> a,b=map(int,x.split())    #序列解包赋值
>>> if a>b:
...     a,b=b,a    #序列解包，交换两个变量的值（升序）
... 
...     
>>> print(a,b)
23 76

3.双分支选择结构

（1）格式

if 表达式：

语句1

else:

语句2

（2）【例4-2】（鸡兔同笼问题）已知鸡兔总数（jitu）和腿的总数（tui），求鸡、兔各多少

>>> jitu,tui=map(int,input('请输入鸡兔总数和腿总数：').split())    #用空格分开输入的2个数（先转换成整数）
请输入鸡兔总数和腿总数：10 40
>>> tu=(tui-jitu*2)/2
>>> if int(tu)==tu:
...     print('鸡:{0},兔:{1}'.format(int(jitu-tu),int(tu)))
... else:
...     print('数据不正确，无解')
... 
...     
鸡:0,兔:10

（3）

python还提供了一个三元运算符，并且在三元运算符构成的表达式中还可以嵌套三元运算符，可以实现与选择结构相似的效果。语法为：

value1 if condition else value2 #当作一个表达式来用

当条件表达式condition的值与True等价时，表达式的值为value1，否则表达式的值为value2

>>> b=6 if 5>13 else 9    #赋值运算符优先级非常低
>>> b
9

4.多分支选择结构

（1）格式

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

（2）【例4-3】使用多分支选择结构将成绩从百分制变换到等级制

>>> def func(score):
...     if score>100 or score<0:
...         return 'wrong score.must between 0 and 100.'
...     elif score>=90:
...         return 'A'
...     elif score>=80:
...         return 'B'
...     elif score>=70:
...         return 'C'
...     elif score>=60:
...         return 'D'
...     else:
...         return 'E'
... 
...     
>>> func(55)
'E'

5.选择结构的嵌套

（1）格式(缩进必须要正确并且一致)

if 表达式1：

语句块1

if 表达式2：

语句块2

else：

语句块3

else：

if 表达式4：

语句块4

（2）【例4-4】使用嵌套选择结构将成绩从百分制变换到等级制

>>> def func(score):
...     degree='DCBAAE'
...     if score>100 or score<0:
...         return 'wrong score.must between 0 and 100.'
...     else:
...         index=(score-60)//10    #‘//’表示整数除法，返回不大于结果的一个最大的正式，除法结果向下取整
...         if index>=0:
...             return degree[index]
...         else:
...             return degree[-1]
... 
...         
>>> func(100)
'A'

三、循环结构

1.概述

python只要有for循环和while循环两种形式的循环结构，多个循环可以嵌套使用，并且还经常和选择结构嵌套使用来实现复杂的业务逻辑
while循环一般用于循环次数难以确定的情况，当然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，尤其适用于枚举或遍历序列或迭代对象中元素的场合
何时使用循环结构呢？完成一个任务（目标），需要2次（含）以才行！
对于带有else子句的循环结构：如果循环因为条件表达式不成立或序列遍历结束而自然结束时则执行else结构中的语句；如果循环是因为执行了break语句而导致循环提前结束则不会执行else中的语句

2.for循环和while循环

（1）格式

while 条件表达式：

循环体

[else：

else子句代码块]

for 取值 in 序列或迭代对象：

[else：

else子句代码块]

（2）【例4-5】编写程序，输出1~100之间能被7整除但不能同时被5整除的所有整数。（循环与选择同时使用）

>>> for i in range(1,101):
...     if i%7==0 and i%5!=0:
...         print(i)
... 
...         
7
14
21
28
42
49
56
63
77
84
91
98

（3）【例4-6】编写程序，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),end='  ')
...     print()
... 
...     
1*1=2  
2*1=2  2*2=2  
3*1=2  3*2=2  3*3=2  
4*1=2  4*2=2  4*3=2  4*4=2  
5*1=2  5*2=2  5*3=2  5*4=2  5*5=2  
6*1=2  6*2=2  6*3=2  6*4=2  6*5=2  6*6=2  
7*1=2  7*2=2  7*3=2  7*4=2  7*5=2  7*6=2  7*7=2  
8*1=2  8*2=2  8*3=2  8*4=2  8*5=2  8*6=2  8*7=2  8*8=2  
9*1=2  9*2=2  9*3=2  9*4=2  9*5=2  9*6=2  9*7=2  9*8=2  9*9=2

3.break和continue语句

（1）介绍

一旦break语句被执行，将使得break语句所属层次的循环提前结束
continue语句的作用是提前结束本次循环，忽略continue之后的所有语句，提前进入下一次循环

（2）【例4-7】编写程序，计算小于100的最大素数

>>> for n in range(100,1,-1):    #从最大的100开始找
...     if n%2==0:    #被2整除的不是素数。结束本次，找下一个
...         continue
...     for i in range(3,int(n**0.5)+1,2):    #只需验证从3开始的奇数是否为因子即可
...         if n%i==0:    #能被小于等于根号n的所有奇数整除的数不是素数，结束内循环for
...             break
...     else:    #以上都不是，就是素数，由于只找最大的，结束外循环for
...         print(n)
...         break
... 
...     
97

四、综合案例解析

1.【例4-8】

输入若干个成绩，求所有成绩的平均分。每输入一个成绩后询问是否继续输入下一个成绩，回答“yes”就继续输入下一个成绩，回答“no”就停止输入成绩。（不确定输入次数，用while）

>>> numbers=[]
>>> while True:
...     x=input('请输入一个成绩：')
...     #异常处理结构，用来保证用户只能输入实数
...     try:
...         #先把x转换成实数，然后追加到列表numbers尾部
...         numbers.append(float(x))
...     except:
...         print('不是合法成绩')
...     #下面的循环用来限制用户只能输入任意大小写的“yes”或者“no”
...     while True:
...         flag=input('继续输入么？（yes/no）').lower()    #输入不分大小写
...         if flag not in ('yes','no'):
...             print('只能输入yes或no')
...         else:
...             break
...     if flag=='no':
...         break
... 
...     
请输入一个成绩：98
继续输入么？（yes/no）yes
请输入一个成绩：78
继续输入么？（yes/no）yes
请输入一个成绩：90
继续输入么？（yes/no）yes
请输入一个成绩：88
继续输入么？（yes/no）no
>>> #计算平均分
>>> print(sum(numbers)/len(numbers))
88.5

2.【例4-9】编写程序，判断今天是今年的第几天

>>> 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)
...     
>>>293
>>> list(date)
[2022, 10, 20, 22, 48, 2, 3, 293, 0]

3.【例4-10】编写代码，输出由星号*组成的菱形图案并且能控制图案的大小

>>> def main(n):
...     for i in range(n):
...         print(('*'*i).center(n*3))    #打印到第n-1行
...     for i in range(n,0,-1):
...         print(('*'*i).center(n*3))    #从第n行开始打印
... 
...         
>>> main(6)*         **        ***        ****       *****       ******      *****       ****       ***        **        *         
>>> main(8)*            **           ***           ****          *****          ******         *******         ********        *******         ******         *****          ****          ***           **           *

4.【例4-11】快速判断一个数是否为素数

n=input("input an integer:")    #是和判断6以上的整数
n=int(n)
if n in (2,3):print('Yes')
#偶数必然不是素数
elif n%2==0:print('No')
else:#大于5的素数必然出现在6的倍数两侧（因此用求6的余来加快速度）#因为6x+2、6x+3、6x+4肯定不是素数，假设x为大于1的自然数m=n%6    #加快速度的代码（对6求余余数是0、2、3、4肯定不是素数）if m!=1 and m!=5:print('No')else:for i in range(3,int(n**0.5)+1,2):    #对6求余是1、5的数还要继续判断if n%i==0:print('No')breakelse:print('Yes')

5.【例4-12】

>>> def Cni(n,i):
...     if not (isinstance(n,int) and isinstance(i,int) and n>=i):
...         print('n and i must be integers and n must be larger than or equal to i.')
...         return
...     result=1
...     Min,Max=sorted((i,n-i))
...     for i in range(n,0,-1):
...         if i>Max:
...             result *=i
...         elif i<=Min:
...             result //=i
...     return result
... 
>>> print(Cni(6,2))
15
>>> print(Cni(100,10))
17310309456440

6.【例4-13】编写程序，输入一个自然数n，然后计算并输出前n个自然数的阶乘之和1!+2!+3!+……+n!的值

>>> n=int(input('请输入一个自然数：'))
请输入一个自然数：6
>>> #使用result保存最终结果，t表示每一项
>>> result,t=1,1
>>> for i in range(2,n+1):
...     #在前一项的基础上（即（i-1）!）得到当前项（即i!）
...     t *=i
...     #把当前项加到最终结果上
...     result +=t
... 
...     
>>> print(result)
873

7.【例4-14】编写代码，模拟决赛现场最终成绩的计算过程。有至少三个评委，打分规则为删除最高分和最低分之后计算剩余分数的平均分。

while True: #评委人数不确定采用while和Truetry:    #设置异常值处理：检查输入转化失败及评委不够n=int(input('请输入评委人数：'))if n<=2:print('评委人数太少，必须多于2个人')else:breakexcept:pass
scores=[]   #计分工具
for i in range(n):#这个while循环用来保证用户必须输入0-100之间的数字while True:try:score=input('请输入第{0}个评委的分数：'.format(i+1))score=float(score)assert 0<=score<=100
#assert:断言，当这个关键字后面的条件为假的时候，程序自动崩溃并抛出AssertionError的异常
#用处：可以用在程序中置入检查点，当需要确保程序中的某一个条件为真才能让程序正常运行的话，assert关键字就非常有用了scores.append(score)#如果数据合法，跳出while循环，继续输入下一个i（评委）的分数breakexcept:print('分数错误')
#计算并删除最高分和最低分
highest=max(scores)
lowest=min(scores)
scores.remove(highest)
scores.remove(lowest)
finalScore=round(sum(scores)/len(scores),2)
formatter='去掉一个最高分{0}\n去掉一个最低分{1}\n最后得分{2}'
print(formatter.format(highest,lowest,finalScore))

8.【例4-15】编写程序。实现人机对站的尼姆游戏

from random import randintn=int(input('请输入一个正整数：'))
while n>1:#人类玩家先走print("该你拿了，现在剩余物品数量为：{0}".format(n))#确保人类玩家输入合法整数值while True:try:num=int(input('输入你要拿走的物品数量：'))#确保拿走的物品数量不超过一半（规则）assert 1<=num<=n/2breakexcept:print('最少必须拿走一个，最多可以拿走{0}个'.format(n//2))n -=num    #如果人类是按照规则操作的就结束while，计算余下物品，下面轮到计算机玩了if n==1:print('恭喜，你赢了！')break#计算机玩家随意拿走一些，randint()用来生成指定范围内的一个随机数，计算剩余物品n -=randint(1,n//2)
else:print('哈哈，你输了')