Python電子教案4-2 程序的控制結(jié)構(gòu)ppt課件

1、第4章 程序的控制結(jié)構(gòu),.,程序的循環(huán)結(jié)構(gòu),根據(jù)循環(huán)執(zhí)行次數(shù)的確定性，分為確定次數(shù)循環(huán)和非確定次數(shù)循環(huán) 確定次數(shù)循環(huán)指循環(huán)體對循環(huán)次數(shù)有明確的定義，這類循環(huán)在Python中被稱為“遍歷循環(huán)”，其中，循環(huán)次數(shù)采用遍歷結(jié)構(gòu)中元素個數(shù)來體現(xiàn)，具體采用for語句實現(xiàn)。 非確定次數(shù)循環(huán)指程序不確定循環(huán)體可能的執(zhí)行次數(shù)，而通過條件判斷是否繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體，Python提供了根據(jù)判斷條件執(zhí)行程序的無限循環(huán)，具體采用while語句實現(xiàn)。,程序的循環(huán)結(jié)構(gòu),Python通過保留字for實現(xiàn)“遍歷循環(huán)”，基本使用方法如下： for in : 之所以稱為“遍歷循環(huán)”，是因為for語句的循環(huán)執(zhí)行次數(shù)是根據(jù)遍歷結(jié)構(gòu)中元素個

2、數(shù)確定的。遍歷循環(huán)可以理解為從遍歷結(jié)構(gòu)中逐一提取元素，放在循環(huán)變量中，對于每個所提取的元素執(zhí)行一次語句塊。,遍歷循環(huán): for語句,遍歷結(jié)構(gòu)可以是字符串、文件、組合數(shù)據(jù)類型或range()函數(shù)，常用的使用方式如下,遍歷循環(huán): for語句,遍歷循環(huán)還有一種擴(kuò)展模式，使用方法如下： for in : else: ,遍歷循環(huán): for語句,在這種擴(kuò)展模式中，當(dāng)for循環(huán)正常執(zhí)行之后，程序會繼續(xù)執(zhí)行else語句中內(nèi)容。else語句只在循環(huán)正常執(zhí)行之后才執(zhí)行，因此，可以在中放置判斷循環(huán)執(zhí)行情況的語句。 這里先給一個小例子：,遍歷循環(huán): for語句,很多應(yīng)用很難在執(zhí)行之初就有確定的遍歷結(jié)構(gòu)，這需要編程語言

3、提供根據(jù)條件進(jìn)行循環(huán)的語法，稱為無限循環(huán)，又稱條件循環(huán)。 無限循環(huán)一直保持循環(huán)操作直到特定條件被滿足才結(jié)束，不需要提前知道循環(huán)次數(shù)。,無限循環(huán): while語句,Python通過保留字while實現(xiàn)無限循環(huán)，基本使用方法如下： while : 其中與if語句中的判斷條件一樣，結(jié)果為True和False。,無限循環(huán): while語句,在這種擴(kuò)展模式中，當(dāng)while循環(huán)正常執(zhí)行之后，程序會繼續(xù)執(zhí)行else語句中內(nèi)容。else語句只在循環(huán)正常執(zhí)行之后才執(zhí)行，因此，可以在中放置判斷循環(huán)執(zhí)行情況的語句，例如：,無限循環(huán): while語句,程序執(zhí)行后的效果如下： 如果通過while實現(xiàn)一個計數(shù)循環(huán)，需要在

4、循環(huán)之前對計數(shù)器idx進(jìn)行初始化，并在每次循環(huán)中對計數(shù)器idx進(jìn)行累加，如上述代碼第4行。相比for循環(huán)，循環(huán)變量逐一取自遍歷結(jié)構(gòu)，不需要程序維護(hù)計數(shù)器,無限循環(huán): while語句,循環(huán)結(jié)構(gòu)有兩個輔助保留字：break和continue，它們用來輔助控制循環(huán)執(zhí)行。 break用來跳出最內(nèi)層for或while循環(huán)，脫離該循環(huán)后續(xù)執(zhí)行，例如,循環(huán)保留字: break和continue,其中，break語句跳出了最內(nèi)層for循環(huán)，但仍然繼續(xù)執(zhí)行外層循環(huán)。每個break語句只有能力跳出當(dāng)前層次循環(huán)。 continue用來結(jié)束當(dāng)前當(dāng)次循環(huán)，即跳出循環(huán)體中下面尚未執(zhí)行的語句，但不跳出當(dāng)前循環(huán)。對于whil

5、e循環(huán)，繼續(xù)求解循環(huán)條件。而對于for循環(huán)，程序流程接著遍歷循環(huán)列表。,循環(huán)保留字: break和continue,對比continue和break語句，如下：,循環(huán)保留字: break和continue,兩個程序執(zhí)行后的效果分別為 PYHON PY,random庫的使用,隨機(jī)數(shù)在計算機(jī)應(yīng)用中十分常見 Python內(nèi)置的random庫主要用于產(chǎn)生各種分布的偽隨機(jī)數(shù)序列 random庫采用梅森旋轉(zhuǎn)算法（Mersenne twister）生成偽隨機(jī)數(shù)序列，可用于除隨機(jī)性要求更高的加解密算法外的大多數(shù)工程應(yīng)用。,random庫概述,使用random庫主要目的是生成隨機(jī)數(shù)，因此，讀者只需要查閱該庫的隨

6、機(jī)數(shù)生成函數(shù)，找到符合使用場景的函數(shù)使用即可。這個庫提供了不同類型的隨機(jī)數(shù)函數(shù)，所有函數(shù)都是基于最基本的random.random()函數(shù)擴(kuò)展而來。,random庫概述,random庫解析,random庫常用的9個隨機(jī)數(shù)生成函數(shù),對random庫的引用方法與math庫一樣，可采用下面兩種方式實現(xiàn) import random 或 from random import * 使用random庫的一些例子如下，請讀者注意，這些語句每次執(zhí)行后的結(jié)果不一定一樣：,random庫解析,random庫解析,生成隨機(jī)數(shù)之前可以通過seed()函數(shù)指定隨機(jī)數(shù)種子，隨機(jī)種子一般是一個整數(shù)，只要種子相同，每次生成的隨

7、機(jī)數(shù)序列也相同。這種情況便于測試和同步數(shù)據(jù)，例如：,random庫解析,的計算,的計算,隨著計算機(jī)的出現(xiàn)，數(shù)學(xué)家找到了另類求解的方法：蒙特卡羅（Monte Carlo）方法，又稱隨機(jī)抽樣或統(tǒng)計試驗方法。 當(dāng)所要求解的問題是某種事件出現(xiàn)的概率，或者是某個隨機(jī)變量的期望值時，它們可以通過某種“試驗”的方法，得到這種事件出現(xiàn)的頻率，或者這個隨機(jī)變數(shù)的平均值，并用它們作為問題的解。這就是蒙特卡羅方法的基本思想。,的計算,應(yīng)用蒙特卡羅方法求解的基本步驟如下：隨機(jī)向單位正方形和圓結(jié)構(gòu)，如圖4.10所示，拋灑大量“飛鏢”點，計算每個點到圓心的距離從而判斷該點在圓內(nèi)或者圓外，用圓內(nèi)的點數(shù)除以總點數(shù)就是/4值,

8、的計算,為了簡化計算，一般利用圖形的1/4求解值，如圖4.11所示。該問題的IPO表示如下： 輸入：拋點數(shù) 處理：計算每個點到圓心的距離，統(tǒng)計在圓內(nèi)點的數(shù)量 輸出：值,的計算,的計算,上述代碼中，random()函數(shù)隨機(jī)返回一個在0,1)之間的浮點數(shù)，用兩個隨機(jī)數(shù)給出隨機(jī)拋點(x,y)的坐標(biāo)。sqrt()函數(shù)來自于數(shù)學(xué)庫math，用來求解輸入數(shù)據(jù)的平方根。第一次調(diào)用clock()函數(shù)啟動一個新的計時器，第二次調(diào)動clock()函數(shù)返回啟動計時器后的時間。,的計算,代碼中DARTS是一個常量，初始設(shè)定這個拋點數(shù)為1000。該程序運行結(jié)果如下： Pi值是3.144. 運行時間是: 0.016477

9、s 計算得到的值為3.144，與大家熟知的3.1415相差較遠(yuǎn)。原因是DARTS點數(shù)量較少，無法更精確刻畫面積的比例關(guān)系。,的計算,表4.4列出了不同DARTS值情況下該程序的運行情況，可以看到，隨著DARTS數(shù)量的增加，在220數(shù)量級上，的值就相對準(zhǔn)確了。,的計算,異常處理機(jī)制,觀察下面這段小程序 num = eval(input(請輸入一個整數(shù): ) print(num*2) 當(dāng)用戶輸入數(shù)字時，程序正常執(zhí)行，如果用戶輸入的不是數(shù)字呢？,異常處理: try-except語句,異常處理: try-except語句,可以看到，Python解釋器返回了異常信息，同時程序退出，圖4.12具體說明了這

10、個異常信息中各部分的含義。,異常處理: try-except語句,Python異常信息中最重要的部分是異常類型，它表明了發(fā)生異常的原因，也是程序處理異常的依據(jù)。 Python使用try-except語句實現(xiàn)異常處理，基本的語法格式如下： try: except : ,異常處理: try-except語句,語句塊1是正常執(zhí)行的程序內(nèi)容，當(dāng)發(fā)生異常時執(zhí)行except保留字后面的語句塊，為這個小例子增加異常處理，代碼如下：,異常處理: try-except語句,try-except語句可以支持多個except語句，語法格式如下： try: except : . except : except: ,異

11、常的高級用法,其中，第1到第N個except語句后面都指定了異常類型，說明這些except所包含的語句塊只處理這些類型的異常。最后一個except語句沒有指定任何類型，表示它對應(yīng)的語句塊可以處理所有其他異常。這個過程與if-elif-else語句類似，是分支結(jié)構(gòu)的一種表達(dá)方式，一段代碼如下。,異常的高級用法,異常的高級用法,該程序?qū)⒂脩糨斎氲臄?shù)字作為索引從字符串a(chǎn)lp中返回一個字符，當(dāng)用戶輸入非整數(shù)字符時，except NameError異常被捕獲到，提升用戶輸入類型錯誤，當(dāng)用戶輸入數(shù)字不在1到26之間時，異常被except捕獲，程序打印其他錯誤信息，執(zhí)行過程和結(jié)果如下：,異常的高級用法,除了

12、try和except保留字外，異常語句還可以與else和finally保留字配合使用，語法格式如下： try: except : else: finally: ,異常的高級用法,此處的else語句與for循環(huán)和while循環(huán)中的else一樣，當(dāng)try中語句塊1正常執(zhí)行結(jié)束且沒有發(fā)生異常時，else中語句塊3執(zhí)行，可以看作是對try語句塊正常執(zhí)行后的一種追加處理。 finally語句塊則不同，無論try中語句塊1是否發(fā)生異常，語句塊4都會執(zhí)行，可以將程序執(zhí)行語句塊1的一些收尾工作放在這里，例如關(guān)閉打開文件等。,異常的高級用法,采用這些保留子的異常處理控制流過程如圖4.13所示,異常的高級用法,采

13、用else和finally修改代碼如下,異常的高級用法,執(zhí)行過程和結(jié)果如下：,異常的高級用法,Python能識別很多種異常類型，但不建議讀者編寫程序時依賴try-except這種異常處理機(jī)制。try-except異常一般只用來檢測極少發(fā)生的情況，例如：用戶輸入的合規(guī)性或文件打開是否成功等。對于本節(jié)小例子中索引字符串超過范圍的情況應(yīng)該盡量在程序中采用if語句直接判斷，盡量避免通過異常處理來應(yīng)對這種可能發(fā)生的“錯誤”,異常的高級用法,對于商業(yè)應(yīng)用的軟件產(chǎn)品，穩(wěn)定性和可靠性是最重要的衡量指標(biāo)之一。即使這類軟件產(chǎn)品，也不會濫用try-except類型語句。因為采用try-except語句會影響代碼的可讀性，增加代碼維護(hù)難度，因此，一般只在關(guān)