PYTHON程序設(shè)計(jì) 課件 【ch03】控制結(jié)構(gòu)

控制結(jié)構(gòu)“計(jì)算機(jī)類精品系列教材Python程序設(shè)計(jì)第三章01順序結(jié)構(gòu)一、順序結(jié)構(gòu)01賦值語(yǔ)句（1）直接賦值直接賦值為賦值語(yǔ)句的基礎(chǔ)形式。其語(yǔ)句格式如下：變量名=變量值（2）元組賦值元組賦值的格式如下：變量1,變量2,…=值1,值2,…（3）序列賦值把字符串序列中的字符分別賦值給變量。右側(cè)的元素的數(shù)量和左側(cè)的變量的數(shù)量必須相等，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)。（4）多目標(biāo)賦值在Python中可以同時(shí)為多個(gè)變量賦值。其語(yǔ)句格式為：變量1=變量2=…=值。（5）復(fù)合賦值。復(fù)合賦值也叫增強(qiáng)賦值，該類型的賦值方法中包含的運(yùn)算符包括：+=、-=、*=、=等。一、順序結(jié)構(gòu)02空語(yǔ)句在Python中，pass表示空語(yǔ)句。該語(yǔ)句不執(zhí)行命令，只是一個(gè)占位符，一是為了保證格式完整，二是為了保證語(yǔ)義完整，一般在if條件語(yǔ)句、for-in循環(huán)語(yǔ)句或定義函數(shù)的語(yǔ)句中配合使用。例如，用for循環(huán)輸出1~10(不包括10)之間的偶數(shù)，其中奇數(shù)就用pass語(yǔ)句占個(gè)位置。代碼如下:一、順序結(jié)構(gòu)03順序語(yǔ)句順序語(yǔ)句是最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)語(yǔ)句，按照語(yǔ)句的先后順序執(zhí)行，自上而下，處理好上一條語(yǔ)句的結(jié)果后才會(huì)繼續(xù)執(zhí)行下一條語(yǔ)句。在Python中，一個(gè)語(yǔ)句的結(jié)束是以換行為標(biāo)志的。例如，用順序語(yǔ)句計(jì)算圓的面積和周長(zhǎng):02分支結(jié)構(gòu)二、分支結(jié)構(gòu)01單分支結(jié)構(gòu)單分支結(jié)構(gòu)是分支結(jié)構(gòu)中最簡(jiǎn)單的形式，當(dāng)且僅當(dāng)條件語(yǔ)句被滿足時(shí)，語(yǔ)句塊才會(huì)被執(zhí)行，否則跳過語(yǔ)句塊，執(zhí)行后面的語(yǔ)句。單分支的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)為：if表達(dá)式:語(yǔ)句塊一個(gè)if語(yǔ)句包含以下5個(gè)要素。（1）關(guān)鍵詞if。（2）條件表達(dá)式。（3）英文冒號(hào)(:)。（4）縮進(jìn)。（5）語(yǔ)句塊。其流程圖如圖3-1所示。二、分支結(jié)構(gòu)01單分支結(jié)構(gòu)例如：比較兩個(gè)數(shù)，取較大值。因?yàn)閍>b，所以第2個(gè)if語(yǔ)句什么都不會(huì)輸出。二、分支結(jié)構(gòu)01單分支結(jié)構(gòu)注意:（1）關(guān)鍵字if后面有空格，沒有空格程序會(huì)報(bào)錯(cuò)。（2）條件表達(dá)式后面的冒號(hào)必須是英文冒號(hào)，若使用中文冒號(hào)，則程序會(huì)報(bào)錯(cuò)，提示的錯(cuò)誤為SyntaxError:invalidcharacter（無效字符)。（3）代碼塊前面有縮進(jìn)，縮進(jìn)在Python中是一種語(yǔ)法格式，必須嚴(yán)格執(zhí)行。（4）語(yǔ)句塊可以是一條語(yǔ)句，也可以是多條語(yǔ)句。如果語(yǔ)句塊中只有一條語(yǔ)句，則可以將其表示為如下形式:if

a<b:max=b但是這會(huì)影響程序的可讀性，不建議使用。二、分支結(jié)構(gòu)02雙分支結(jié)構(gòu)雙分支結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的是二選一的功能，即非此即彼。在Python中，通過if…else…語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)雙分支結(jié)構(gòu)。在雙分支結(jié)構(gòu)中，根據(jù)判斷條件表達(dá)式的真假執(zhí)行不同的語(yǔ)句，如果條件表達(dá)式的值是True，則執(zhí)行if下的語(yǔ)句塊1;如果條件表達(dá)式的值是False，則執(zhí)行else下的語(yǔ)句塊2。雙分支的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)為:if表達(dá)式:語(yǔ)句塊1else:語(yǔ)句塊2其流程圖如圖3-2所示。二、分支結(jié)構(gòu)03多分支結(jié)構(gòu)當(dāng)判斷情況較多時(shí)，在Python中可以使用if…elif…else…多分支結(jié)構(gòu)，elif表示否則如果,也是判斷語(yǔ)句，但是它不能單獨(dú)使用，必須和if一起使用。if語(yǔ)句的表達(dá)式不成立時(shí)，才會(huì)執(zhí)行elif后面的表達(dá)式，if與else中間可以有多個(gè)elif插入，只有當(dāng)if和elif后面的表達(dá)式都不成立時(shí)，才會(huì)執(zhí)行else語(yǔ)句。多分支的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)可以表示為:if

表達(dá)式1:語(yǔ)句塊1elif

表達(dá)式2:語(yǔ)句塊2····else:語(yǔ)句塊n二、分支結(jié)構(gòu)03多分支結(jié)構(gòu)多分支結(jié)構(gòu)和雙分支結(jié)構(gòu)一樣，表達(dá)式可以是布爾值、變量、關(guān)系表達(dá)式和邏輯表達(dá)式。其流程圖如圖3-3所示。二、分支結(jié)構(gòu)03多分支結(jié)構(gòu)現(xiàn)在利用多分支結(jié)構(gòu)根據(jù)以下要求編寫程序：根據(jù)輸入的考試分?jǐn)?shù)分為優(yōu)秀、良好、合格、差4個(gè)等級(jí)，考試分?jǐn)?shù)為0～100分。分?jǐn)?shù)在90~100分之間(包括90分和100分)為優(yōu)秀，分?jǐn)?shù)在70～90分之間(包括70分)為良好，分?jǐn)?shù)在60～70分之間(包括60分)為合格，分?jǐn)?shù)低于60分為差。03循環(huán)結(jié)構(gòu)三、循環(huán)結(jié)構(gòu)01常用的循環(huán)算法1.窮舉法窮舉法是一種簡(jiǎn)單的算法，也叫作枚舉法，即通過遍歷條件范圍，逐個(gè)試驗(yàn)來找出答案，常用于解決“是否存在”和“有幾種可能”的問題。需要注意的是，問題中所涉及的情況應(yīng)一一列舉，不能遺漏,不能重復(fù)。理論上，窮舉法可以解決可計(jì)算領(lǐng)域中的各種問題。尤其是在計(jì)算機(jī)速度非常快的今天，窮舉法的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊。在實(shí)際應(yīng)用中，通常要解決的問題規(guī)模不大，采用窮舉法的運(yùn)算速度是可以接受的。此時(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)更高效的算法不值得。利用窮舉法解決問題的過程如下。（1）分析題目,確定答案的數(shù)據(jù)類型和大致范圍。（2）遍歷范圍內(nèi)的所有情況。（3）對(duì)遍歷的情況一一驗(yàn)證，輸出所有符合條件的答案。三、循環(huán)結(jié)構(gòu)01常用的循環(huán)算法2.迭代法迭代法就是不斷用變量的舊值去推變量的新值的過程，是計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中解決問題的一種基本方法，一般用于數(shù)值計(jì)算，又稱輾轉(zhuǎn)法。利用迭代法解決問題的步驟如下。（1）確定迭代變量：在利用迭代法解決的問題中，根據(jù)舊值來不斷地更新的變量就是迭代變量。（2）建立迭代關(guān)系式：根據(jù)變量的前一個(gè)值與后一個(gè)值之間的關(guān)系，建立關(guān)系式。（3）對(duì)迭代過程進(jìn)行控制；何時(shí)結(jié)束迭代。當(dāng)?shù)螖?shù)確定時(shí)，可以構(gòu)建固定的循環(huán)次數(shù);當(dāng)?shù)螖?shù)不確定時(shí)，需要進(jìn)一步分析結(jié)束迭代的條件。三、循環(huán)結(jié)構(gòu)01常用的循環(huán)算法迭代法的優(yōu)點(diǎn):（1）迭代法的效率高,運(yùn)行時(shí)間只因循環(huán)次數(shù)增加而增加。（2）沒有額外開銷，空間上也沒有增加。迭代法的缺點(diǎn):（1）不容易理解。（2）代碼不如遞歸法的代碼簡(jiǎn)潔。（3）解決復(fù)雜問題時(shí)困難。三、循環(huán)結(jié)構(gòu)01常用的循環(huán)算法3.遞歸法遞歸法就是子程序（或函數(shù)）直接調(diào)用自己或通過一系列調(diào)用語(yǔ)句間接調(diào)用自己，是一種描述問題和解決問題的基本方法。遞歸法常用來解決結(jié)構(gòu)相似的問題。所謂結(jié)構(gòu)相似，是指構(gòu)成原問題的子問題與原問題在結(jié)構(gòu)上相似，可以用類似的方法解決。具體的整個(gè)問題的解決可以分為兩部分：第一部分是一些特殊情況，有直接的解法；第二部分與原問題相似，但比原問題的規(guī)模小，并且依賴第一部分的結(jié)果。三、循環(huán)結(jié)構(gòu)01常用的循環(huán)算法實(shí)際上，遞歸法是把一個(gè)不能或不好解決的大問題轉(zhuǎn)換成一個(gè)或幾個(gè)小問題，再把這些小問題進(jìn)一步分解成更小的小問題，直至每個(gè)小問題都可以直接解決。因此，遞歸法有以下兩個(gè)基本要素。（1）邊界條件：確定遞歸到何時(shí)終止,也稱為遞歸出口。（2）遞歸模式：大問題是如何分解為小問題的，也稱為遞歸體。遞歸函數(shù)只有具備了這兩個(gè)要素，才能在有限次計(jì)算后得出結(jié)果。三、循環(huán)結(jié)構(gòu)01常用的循環(huán)算法遞歸法的優(yōu)點(diǎn):（1）大問題化為小問題,可以極大地減少代碼量。（2）用有限的語(yǔ)句來定義對(duì)象的無限集合。（3）代碼更簡(jiǎn)潔清晰，可讀性更好。遞歸法的缺點(diǎn)：實(shí)際上遞歸法不斷地深層調(diào)用函數(shù)，直到函數(shù)有返回值才會(huì)逐層地返回，遞歸法是用棧機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，每深入一層，都要占用一塊棧數(shù)據(jù)區(qū)域。因此，遞歸法涉及運(yùn)行時(shí)的堆棧開銷(參數(shù)必須壓入堆棧保存，直到該層函數(shù)調(diào)用返回為止)，所以有可能出現(xiàn)堆棧溢出的錯(cuò)誤。遞歸和迭代的關(guān)系：遞歸中一定有迭代，但是迭代中不一定有遞歸，大部分可以相互轉(zhuǎn)換。相對(duì)來說，可以用迭代就不用遞歸，因?yàn)檫f歸不斷調(diào)用函數(shù)，浪費(fèi)空間。三、循環(huán)結(jié)構(gòu)02for循環(huán)循環(huán)語(yǔ)句是Python中執(zhí)行迭代和窮舉法需要使用的語(yǔ)句。Python包含兩個(gè)循環(huán)語(yǔ)句，一個(gè)是for循環(huán)語(yǔ)句，一個(gè)是while循環(huán)語(yǔ)句。for循環(huán)常常與in搭配組成for…in結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通常用于枚舉和遍歷，循環(huán)內(nèi)的語(yǔ)句段會(huì)將對(duì)象的每一個(gè)元素都遍歷一次。其語(yǔ)法格式如下:for

變量

in

對(duì)象:循環(huán)體其中，對(duì)象是需要遍歷的容器。注意：for循環(huán)語(yǔ)句中的英文冒號(hào)一定不可以省略。循環(huán)體前面是有縮進(jìn)的。for循環(huán)的流程圖如圖3-4所示。三、循環(huán)結(jié)構(gòu)02

for循環(huán)for循環(huán)語(yǔ)句的執(zhí)行過程：首先，判斷容器中是否有元素，如果有則從容器中取出第一個(gè)元素并執(zhí)行循環(huán)體，如果沒有則退出循環(huán)；之后，判斷是否已經(jīng)遍歷完容器中的所有元素，如果沒有遍歷完，則繼續(xù)取出一個(gè)元素并執(zhí)行循環(huán)體，直到遍歷完容器中的所有元素；最后，遍歷完所有元素后，for循環(huán)自動(dòng)退出，并繼續(xù)執(zhí)行下面的語(yǔ)句。for循環(huán)經(jīng)常跟range()函數(shù)一起用。range()函數(shù)是Python的一個(gè)內(nèi)置函數(shù)，可以生成一系列整數(shù)。該函數(shù)的語(yǔ)法格式如下:range(start,end,step)三、循環(huán)結(jié)構(gòu)02

for循環(huán)其中參數(shù)的含義如下:start是計(jì)數(shù)的開始值，其默認(rèn)值為0，如果開始值為0的話，可以省略不寫。end是計(jì)數(shù)的結(jié)束值，但是不包括該值，如range(5)代表的計(jì)數(shù)范圍是0～4。step是計(jì)數(shù)的步長(zhǎng)，也就是兩個(gè)數(shù)之間的間隔，可以省略不寫。如果省略，則其默認(rèn)步長(zhǎng)為1，如range(1,11,2)生成1、3、5、7、9這些整數(shù)，range(11,1,-2)生成11、9、7、5、3這些整數(shù)。三、循環(huán)結(jié)構(gòu)03while循環(huán)while循環(huán)在滿足特定條件時(shí)才執(zhí)行循環(huán)體，可用于處理一些需要重復(fù)處理的相同任務(wù)。其語(yǔ)法格式如下:while條件表達(dá)式:循環(huán)體注意：while循環(huán)語(yǔ)句中的冒號(hào)一定不要省略。循環(huán)體前面是有縮進(jìn)的。不要忘記添加循環(huán)的終止條件，否則會(huì)形成死循環(huán)。while循環(huán)語(yǔ)句執(zhí)行的具體流程：首先判斷條件表達(dá)式的值，若其值為True，則執(zhí)行循環(huán)體中的語(yǔ)句。當(dāng)執(zhí)行完畢后，再次判斷條件表達(dá)式的值是否為True，若仍為True，則繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體，直到條件表達(dá)式的值為False才會(huì)退出循環(huán)。while循環(huán)的流程圖如圖3-5所示。04嵌套循環(huán)四、嵌套循環(huán)Python是允許在一個(gè)循環(huán)里面嵌入另一個(gè)循環(huán)的，這種循環(huán)里面嵌入另一個(gè)循環(huán)的語(yǔ)句被稱為循環(huán)的嵌套。for循環(huán)和while循環(huán)都可以進(jìn)行循環(huán)嵌套，位于外層的循環(huán)結(jié)構(gòu)被稱為外循環(huán)，位于內(nèi)層的循環(huán)結(jié)構(gòu)被稱為內(nèi)循環(huán)。對(duì)于外層循環(huán)的每次迭代，內(nèi)層循環(huán)都要完成它的所有迭代。while循環(huán)中嵌套while循環(huán)的格式如下：while條件語(yǔ)句1:循環(huán)體1其他語(yǔ)句while條件語(yǔ)句2:循環(huán)體2循環(huán)體1其他語(yǔ)句四、嵌套循環(huán)for循環(huán)中嵌套for循環(huán)的格式如下:for

變量1in

對(duì)象1:循環(huán)體1其他語(yǔ)句for變量2in對(duì)象2:循環(huán)體2循環(huán)體1其他語(yǔ)句while循環(huán)中可以嵌套for循環(huán)，for循環(huán)中也可以嵌套while循環(huán)。四、嵌套循環(huán)上述語(yǔ)句中的“循環(huán)體1其他語(yǔ)句”可以根據(jù)實(shí)際情況添加或省略。這里以for循環(huán)中嵌套for循環(huán)為例，做一個(gè)九九乘法表。代碼如下：運(yùn)行結(jié)果如圖3-6所示。05break語(yǔ)句、continue語(yǔ)句和else子句五、break語(yǔ)、continue語(yǔ)句和else子句01break語(yǔ)句break語(yǔ)句的功能是在循環(huán)體中強(qiáng)制退出當(dāng)前循環(huán)，用于終止循環(huán)語(yǔ)句的執(zhí)行。該語(yǔ)句必須在循環(huán)體內(nèi)使用，在循環(huán)體外使用會(huì)報(bào)錯(cuò)。break語(yǔ)句通常和if語(yǔ)句一起使用，表示在指定條件下強(qiáng)制退出循環(huán)。break語(yǔ)句用于for循環(huán)和while循環(huán)中，如果用于嵌套循環(huán)，則會(huì)強(qiáng)制退出它所在的那一層循環(huán)然后執(zhí)行后面的代碼。在while循環(huán)中使用break語(yǔ)句的格式如下:while條件表達(dá)式1:循環(huán)體if條件表達(dá)式2:break在for循環(huán)中使用break語(yǔ)句的格式如下:for變量

in

對(duì)象:if條件表達(dá)式:break五、break語(yǔ)句、continue語(yǔ)句和else子句02continue語(yǔ)句continue語(yǔ)句的功能是結(jié)束本次循環(huán)，進(jìn)入下一次循環(huán)，而不退出循環(huán)。continue語(yǔ)句同樣必須在循環(huán)體內(nèi)使用，在循環(huán)體外使用會(huì)報(bào)錯(cuò)。continue語(yǔ)句通常也和if語(yǔ)句一起使用，表示在滿足某個(gè)條件后結(jié)束本次循環(huán)（不書行當(dāng)前循環(huán)后面的語(yǔ)句)，然后進(jìn)行下一次循環(huán)。continue語(yǔ)句在while循環(huán)和for循環(huán)內(nèi)的使用和break語(yǔ)句類似。例如，在while往環(huán)中使用continue語(yǔ)句的格式如下:while條件語(yǔ)句1;循環(huán)體if條件語(yǔ)句2:continue五、break語(yǔ)句、continue語(yǔ)句和else子句02conti