Pyth基础实及其教程 5

Python基础与应用主讲：TheIntroductionandApplicationofPythonPart4第四章04控制结构ControlStructures学习内容让程序学会选择与重复4.1控制结构简介04控制结构ControlStructures核心概念：控制结构是程序执行流程的“指挥官”，决定代码何时执行、执行多少次。三大基本结构：顺序结构：按代码编写顺序逐行执行。分支结构：依据条件真伪选择执行路径（本章重点）。循环结构：反复执行某段代码直至条件不再满足（本章重点）。4.2分支结构(Branching)if语句家族单分支(if)：满足条件执行A，不满足则跳过。双分支(if-else):满足条件执行A，否则执行B。多分支(if-elif-else)：在多个互斥条件中选择一个。提示：elif可以有多个，但顺序很重要，程序会执行第一个满足的分支。嵌套if：在一个if块中再嵌套另一个if，处理更复杂的子条件判断。4.2.1if语句单分支的if语句单分支的if语句是Python中最简单的条件判断形式，它仅包含一个条件和一个代码块。如果条件为真（True），则执行该代码块；如果条件为假（False），则跳过该代码块，继续执行后续代码。单分支的if语句的工作流程如图4-1所示。语法解释如下:if：Python关键字，意思是“如果”，用来开启条件判断。condition：条件表达式，可以是比较、是否等于等能得到True或False结果的代码。“：”：英文冒号，是语法要求，用来分隔“条件”和“要执行的代码块”。缩进的代码块：当if条件为True时，程序会执行的代码。4.2.1if语句单分支的if语句在这个例子中，程序会获取你输入的人口数。如果人口数在100万到500万之间（不含500万），那么就会打印“该城市属于三线城市”。如果人口数不符合这个范围，程序就不会有任何输出，直接结束。4.2.1if语句双分支语句（if-else）双分支if-else语句是一种能根据条件真假，让程序在两种互斥执行路径中选择的控制结构，解决“满足条件做A，不满足做B”的逻辑需求。它提供了两种选择，非此即彼。其核心思想是如果某个条件成立，就做这件事；否则（else），就做另外一件事。双分支语句（if-else）的工作流程如下图4-2所示。语法解释：else：Python关键字，意思是“否则”，搭配if处理“条件不成立”的情况。if后面缩进的代码，是条件为True（成立）时要执行的内容；else后面缩进的代码，是条件为False（不成立）时要执行的内容。4.2.1if语句双分支语句（if-else）这段代码用于判断一个城市的常住人口是否符合三线城市的定义。具体功能如下：从用户输入获取城市人口数据（单位为万人），并转换为浮点数；如果城市人口在100万到500万之间（含100万，不含500万），则输出“该城市属于三线城市”；否则输出“该城市不属于三线城市”。4.2.1if语句双分支语句（if-else）课堂作业：闰年的条件：能被4整除，但不能被100整除；或者能被400整除。要求：键盘输入年份，输出是否为闰年！4.2.1if语句多分支语句（if-elif-else）多分支结构用于在一个控制流中处理多个条件。它扩展了基本的if-else结构，允许你根据不同的条件执行不同的代码块。只有当所有前面的if和elif条件都为假时，才会执行else部分。多分支语句（if-elif-else）的工作流程如下图4-3所示。语法解释：ifcondition1:启动条件判断流程，检查condition1是否成立；elifcondition2:Python关键字（全称“elseif”），用于在前面的if或elif条件不成立时，检查condition2。若成立，则执行对应代码块；elifcondition3:类似elifcondition2，可继续扩展更多分支，依次检查新条件；else:当所有if和elif的条件都不成立时，执行else下的代码块。一个结构中最多有一个else。4.2.1if语句多分支语句（if-elif-else）！！！elif可以有多个，但必须出现在if之后，else之前；else是可选的。这段代码根据输入的城市人口数（单位：万人），判断该城市属于哪一等级：如果人口≥1000万，输出“一线城市”；如果人口在500万到1000万之间，输出“二线城市”；如果人口在100万到500万之间，输出“三线城市”；否则输出“四线及以下城市”。4.2.1if语句if语句的嵌套Python语言支持在一个if或elif代码块中再写一个新的if判断语句，这就是所谓的嵌套if语句（NestedifStatements）。这种结构允许我们在某个条件成立的前提下，进一步判断更多的子条件。语法解释：if外层条件：先判断外层条件是否为真。如果为真，进入内部判断。if内层条件：在外层条件为真的前提下，继续判断内层条件。else(内层)：如果内层条件不成立，则执行这里的代码。else(外层)：如果外层条件一开始就不成立，则直接跳到外层的else执行。4.2.1if语句if语句的嵌套这段代码使用的是if-else嵌套结构，根据用户输入的城市人口数，判断城市的等级：如果人口超过500万，输出“该城市为二线及以上城市”；否则，如果人口超过200万，输出“该城市为三线城市”；否则，输出“该城市为四线城市及以下”。4.2.2match语句match语句match-case语句，是Python3.10+引入的一种新的条件控制结构。特点：采用“模式匹配”而非简单的布尔判断。语法解释：match用于对目标值进行模式匹配case关键字后可以跟具体的值，类型，变量结构，守卫条件等_表示通配符：用作“默认匹配”4.2.2match语句match语句示例示例代码的具体功能如下：接收用户输入的年份，转换为整数。使用match-case判断年份是否为2024或2020，输出对应人口数据。若年份不匹配，执行_分支，提示无该年人口数据。4.2.3三元运算符三元运算符三元条件运算符（TernaryConditionalOperator）是Python提供的一种简洁表达条件判断的语法形式。它允许开发者在一行内根据布尔条件返回不同的结果，实现传统if-else语句的表达式级替代。4.2.3三元运算符三元运算符示例三元条件运算符（TernaryConditionalOperator）是Python提供的一种简洁表达条件判断的语法形式。它允许开发者在一行内根据布尔条件返回不同的结果，实现传统if-else语句的表达式级替代。4.3循环结构(Loops)循环通过程序中的循环语句，计算机能高效执行重复任务，无需大量重复代码。这使得程序能像自然现象或自动化机器一样，有条不紊地处理一系列相似事件。Python提供了两种循环结构，包括while循环和for循环。4.3.1

for循环for...in语句for...in语句是python中用于遍历可迭代对象（如列表、元组、字符串、字典等）的一种循环方式。4.3.1

for循环for...in语句可迭代对象类型：可迭代对象是python中支持逐个取出元素的数据结构，如列表、元组、字符串、字典等。它们的作用是在循环中提供一组可顺序访问的元素，方便进行批量处理或遍历操作。

4.3.1

for循环for...else语句for...else语句是python中特有的一种循环结构，它在for循环正常执行完毕后自动执行else代码块，若循环中途被break语句打断，则else块不会执行。这种结构常用于查找类操作中，在遍历未提前终止的情况下执行收尾逻辑。语法解释：for...else语句表示当循环未被break中断时，自动执行else块中的代码，用于处理循环正常结束后的逻辑。4.3.1

for循环for...else语句示例这段代码的功能是:在列表years中查找用户输入的目标年份target，如果找到则输出“找到目标年”，否则输出“未找到目标年”。4.3.1

for循环嵌套for循环嵌套的for循环（即一个for循环内部又包含另一个for循环）常用于处理二维数据结构（如嵌套列表）、生成排列组合、或在多个维度上进行遍历。

具体功能如下：定义年份列表years；定义城市列表cities和对应人口数据popu；嵌套循环依次遍历年份和城市，输出格式化字符串展示数据，结果为每年份下所有城市的人口数据依次被打印出来。4.3.1

for循环range()函数range()是python中用于生成整数序列的内置函数，常用于for循环控制循环次数。这段代码解释如下：range(2020,2024,1)生成一个从2020开始，到2023结束的整数序列，其中起始值是2020，结束值是2024（不包括）。步长为1，表示每次递增1。使用list()函数将range()对象转换为列表后，得到的序列是[2020,2021,2022,2023]，即包含了从2020到2023的所有年份。4.3.2

while循环while循环基础while循环作为python中的基本循环语句之一，允许程序在满足特定条件的前提下不断执行某段代码，直到条件不再成立为止。它适用于循环次数不确定、依赖变量变化的场景。while循环的核心是条件表达式，它会在每次循环开始前判断条件是否为真，只有条件为“真”时，才会执行循环体。如果条件为“假”，循环将终止。语法解释：每次循环前会判断条件是否成立，若为“真”则执行循环体，常配合更新变量以避免死循环，适用于次数不确定的循环场景。4.3.2

while循环while循环基础while循环作为python中的基本循环语句之一，允许程序在满足特定条件的前提下不断执行某段代码，直到条件不再成立为止。它适用于循环次数不确定、依赖变量变化的场景。while循环的核心是条件表达式，它会在每次循环开始前判断条件是否为真，只有条件为“真”时，才会执行循环体。如果条件为“假”，循环将终止。语法解释：每次循环前会判断条件是否成立，若为“真”则执行循环体，常配合更新变量以避免死循环，适用于次数不确定的循环场景。4.3.2

while循环while循环基础示例这段代码解释如下：定义变量year=2020，并设置whileyear<=2023作为循环条件，表示只要年份不超过2023，就持续执行循环体。在每次循环中，使用print()输出当前年份，并将year增加1，以推动循环向终止条件前进，避免陷入无限循环。注意：引号应为英文格式，否则会导致语法错误。4.3.2

while循环while…else结构while...else是python中的一种循环结构，用于在while循环条件不再满足并正常结束时执行额外的else代码块。它通常用于在循环未被break中断的情况下执行一些“收尾”操作。语法解释：当while条件为“真”时，循环体会不断执行，并在每次迭代中更新变量；如果循环自然结束（条件变为“假”），则执行else块中的代码；但如果循环通过break提前终止，else部分不会执行。4.3.2

while循环嵌套while循环嵌套while循环允许在一个循环体内再嵌入另一个循环，从而在每次外层循环执行的基础上，完成对内层数据的多次遍历或比较。这在处理如二维列表、矩阵运算或多维数据分析时非常常见。4.3.3循环控制语句break语句break语句用于立即终止当前循环，无论循环条件是否仍为“真”。当程序执行到break时，会跳出整个while或for循环，控制权转移到循环之后的第一条语句。它常用于在满足某个特定条件时提前结束循环。语法解释：在while循环中，break用于在满足特定条件时提前终止循环，跳出循环体，继续执行后续代码。在for循环中，break用于在满足特定条件时终止循环，停止对可迭代对象的进一步遍历。4.3.3循环控制语句break语句示例break语句用于立即终止当前循环，无论循环条件是否仍为“真”。当程序执行到break时，会跳出整个while或for循环，控制权转移到循环之后的第一条语句。它常用于在满足某个特定条件时提前结束循环。代码解释如下：代码从year=2020开始，使用whileyear<=2023控制循环，依次打印年份信息。每次循环结束后，将year增加1，逐步推进年份。在循环体中，当年份等于2022时，触发if判断，执行break语句立即终止循环，因此只会输出2020和2021两年的信息。4.3.3循环控制语句continue语句continue语句用于跳过当前循环中的剩余代码，直接进入下一轮循环。它常用于在满足特定条件时暂时跳过本次迭代的处理逻辑，但不终止整个循环。与break不同，continue不会退出循环，而是跳过当前这次执行，继续下一次判断与执行。语法解释：在while循环中，当满足特定条件时，continue会跳过当前循环的剩余部分，直接进入下一次迭代。在for循环中，当满足条件时，continue会跳过当前元素的处理，继续处理下一个元素。4.3.3循环控制语句continue语句示例代码解释如下：使用foryearinrange(2020,2024)遍历从2020到2023的年份。每次循环将当前年份赋值给变量year，用于后续判断与输出。当年份为2021时，触发ifyear==20