@Author: Basil Guo
@Date: Jun. 10, 2021
@Description: Python中流程控制语句

1. 条件语句

条件语句，就是符合条件做什么，或者不符合条件作什么。一般会分为条件为真和条件为假，也就是符合和不符合。比如basil有一台电脑为真，ZYH是女孩子为真，basil为女孩子为假。

在Python中，我们之前接触过了布尔bool类型，它就是要么为真True，要么为假False。我们也学习了逻辑运算符(AND OR NOT)、测试运算符(in is)、条件运算符(== != > >= < <=)。这三种都可以用在条件语句中。

1.1 基本格式

条件语句的基本格式是，注意Python使用的是缩进来表示范围，处于同一列起始的内容，属于同一个范围。中间只能有更长的缩进，不能有更短的缩进。例如statems11和statments12属于同一个范围，但是它们都和statements2不属于一个范围。

  1. if condition1:
  2.     statements11
  3.     statements12
  4. elif condition2:
  5.     statments2
  6. else:
  7.     statments3

这里我们给出了比较全的格式。其实有很多种使用方式。我们一个个讲。但是不能单独使用else或者elif。

1.1.1 单独使用if

basil回家路上，如果遇到了ZYH就打招呼。

  1. meet_zyh = False                    # 通过控制它的真假，就可以决定是否打招呼
  3. if meet_zyh:
  4.     print('hello')
  6. print('basil is going home.')

1.1.2 if else

basil要去找ZYH，如果ZYH在家他就进去，否则就不进。

  1. zyh_at_home = True
  2. if zyh_at_home:
  3.     print('ZYH is at home.')
  4. else:
  5.     print("ZYH is not at home.")

1.1.3 综合实例

现在我们根据学生分数score，判断学生类别。总分100，score大于90为A类学生；否则大于80为B类学生；否则大于70为C类；否则大于60为D类；否则为E类。怎么写呢？注意否则条件，代表之前的不满足。

  1. score = eval(input('Enter a student\'s score: '))
  2. if 100 < score:
  3.     print('Error: score cannot larger than 100')
  4. elif 90 <= score:
  5.     print("A")
  6. elif 80 <= score:
  7.     print("B")
  8. elif 70 <= score:
  9.     print("C")
  10. elif 60 <= score:
  11.     print("D")
  12. else:
  13.     print("E")

这里只能有一个if以及一个else，剩下的都是elif，而且条件肯定没有交叉，否则有交叉的，先符合的条件就会先执行，后符合的条件会被跳过。

1.2 条件语句嵌套

条件语句也能嵌套。所谓嵌套，就是一个条件分支下面的语句体(statements)中，还可以有条件语句。

我们这里把上面的例子改一下，使用嵌套的条件语句完成相同的功能。这里你看到代码11行，我们是怎么使用逻辑运算符的了，那是一个并列条件，但是在Python中其实不用这样子麻烦，因为它支持数学上的表示方式：60 <= score < 70。

  1. score = eval(input('Enter a student\'s score: '))
  2. if 100 < score:                            # 不可能大于100
  3.     print('Error: score cannot larger than 100')
  4. elif 60 <= score:                        # 大于60分
  5.     if 80 <= score:                            # 大于80分
  6.         if 90 <= score:                            # 大于90分小于100分属于A类学生
  7.             print("A")
  8.         else:                                    # 大于80分小于90分属于B类学生
  9.             print("B")
  10.     else:                                    # 小于80分
  11.         if 60 <= score and score < 70:            # 大于70分小于80分属于D类学生
  12.             print("D")
  13.         elif 70 <= score:                        # 大于60分小于80分属于C类学生
  14.             print("C")
  15. else:                                    # 小于60分属于E类
  16.     print("E")

2. 循环语句

2.1 while循环

它的基本格式如下所示。条件还是和条件语句中的一样，不过既然叫做循环，就是只要满足条件就会一直执行，直到条件不满足，才会退出。所以这里一定要注意，要有一个循环退出的条件，不然就成了死循环。死循环，就是会一直执行，这样的程序不是没有，但是分情况。尽量不要写这样的死循环吧。

  1. while conditions:
  2.     statements

现在basil学习了gauss的事迹之后，想用程序算一下1+2+...+100，该怎么做呢？

  1. sum = 0                                # 结果和
  2. start = 1                            # 初始值
  3. end = 100                            # 结束值
  5. while start <= end:                    # 只要start <= end，就进入循环体，也即执行下面3行
  6.     sum = sum + start                # 把sum + start 再赋值给sum
  7.     start += 1                        # 注意+=符号，其实就是start = start + 1的简写
  8.     # print("start = {}, sum = {}".format(start, sum))
  10. print("1+2+……+100 =", sum)

如果你想看到每一步执行的结果，请打开第8行的注释，相信聪明的你已经知道如何打开注释了，就是删除#即可，然后就能看到每一步的输出了。如果你已经自己学会了debug，那就更好不过了。我们知道这个最后输出的sum是5050，而start的值是从1到101，但是当start是101时，就不符合条件了，会跳出循环。一定要注意这个边界条件哦。

2.2 for循环

for循环的格式是

  1. for <item> in <iterable>:
  2.     statements

也许你现在还不知道什么是<iterable>，但是没关系，可以暂时记忆一下，有list、tuple、set、dict、str、range，这些吧，不过这里面只学习过字符串。所以下面我们就只讲字符串的版本，其它的都一样。

我们现在遍历一个字符串，打印出basil名字，一行一个字符。

  1. for letter in 'basil':
  2.     print(letter)

是不是使用for也很简单~下面我们学习下range迭代器，以后会常常用到的。

range函数有两种形式，我们之所以称它为迭代器是因为，它可以一个一个的整出来很多整数。

  1. # 1. 从0到stop，后面->代表的是返回值的格式，就是一个range对象，暂时不用管，
  2. # stop必须是正整数，默认的迭代为1，也就是每次加1，生成序列是[0, stop)
  3. # 0, 1, 2, ..., stop-1
  4. range(stop) -> range object
  5. # 2. 从start 到stop，没有第三个参数step，默认的step（步进）为1，生成序列是[start, stop)
  6. # start, start+1, start+2, ..., stop-1
  7. # 如果加上了step，就是指定了每次步进为多少，可以为负整数,[start, stop)
  8. # start, start+step, start+2*step, ... stop
  9. # 一定要记得只能省略step，其它两个参数start和stop不能省略。
  10. range(start, stop[, step]) -> range object

好了基本上range也说完了，我们看些例子吧。一般range就是搭配for来使用的。

  1. >>> for i in range(20):   
  2. ...   print(i, end=', ')
  3. ... 
  4. 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19,
  6. >>> for i in range(1, 20):
  7. ...   print(i, end=', ')   
  8. ... 
  9. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19,
  11. >>> for i in range(1, 50, 3):
  12. ...   print(i, end=', ')
  13. ... 
  14. 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 31, 34, 37, 40, 43, 46, 49,
  16. >>> for i in range(20, 0, -2):
  17. ...   print(i, end=', ')
  18. ... 
  19. 20, 18, 16, 14, 12, 10, 8, 6, 4, 2,

下面使用for range来重写上面的1+2+...+100问题。

  1. # 用for range 来重写1+2+...+100
  2. sum = 0
  3. start = 1
  4. end = 101                        # 注意这里是101， 因为包前不包后，左闭右开
  5. for i in range(start, end):
  6.     sum += i                    # 还记得+=吧，等价于sum = sum + i
  8. print("1+2+3+...+100 = {}".format(sum))

2.3 break和continue

其实现在我们讲这两个关键字有点不合时宜，因为还没有到需要跳出和继续的时候，不过我们来模拟一个吧。
现在我们来写一个猜数字的小游戏。然后我们要怎么处理输入、输出呢？

  1. 首先我们需要选择一个数字，这个应该是随机生成的，我们需要使用到随机random包，它有一个随机生成整数的randint(a, b)函数，它可以生成一个位于[a, b]区间内的整数。
  2. 然后从命令行接受用户输入。需要使用到eval(input())函数，input()函数从命令行接受输入，但是它是字符串，它有一个参数，就是提示字符串；eval()函数把接收到的字符串转换为它所属于的数据类型，不能转换就是字符串咯。有关这些函数你都可以在命令行使用help(<funcName>)查看帮助。
  3. 然后我们比对用户输入和我们使用随机函数生成的整数对比，如果相等，我们就退出程序；如果不相等，则继续提示用户输入。

这样子，我们的这个小游戏，就需要一直运行。我们就需要写一个死循环，让它只要不符合就一直运行下去。但是当用户猜测正确的时候，我们就需要退出了呀，不能一直处于循环中呢，该怎么办呢？这时我们可以使用break来跳出当前层循环，注意是当前层，如果是循环嵌套循环，不能这样子做呢。

  1. import random
  3. num = random.randint(0, 100)                    # 生成一个随机数，每次运行程序都不一定一样
  4. guess_times = 0                                    # 记录猜测的次数
  6. while True:
  7.     guess = eval(input('Enter an integer: '))    # 提示用户输入
  8.     guess_times += 1                            # 猜测次数增加1
  10.     if guess == num:                            # 猜对了
  11.         print("Congratulations!")                        
  12.         break                                    # 退出循环，这样子就不会是一直运行了
  13.     elif guess < num:                            # 猜测小了
  14.         print("Sorry, too small. Guess again")
  15.     else:                                        # 猜测大了
  16.         print("Sorry, too big. Guess again.")

那continue是做什么的呢？它不同于break，它是跳出本次循环，进行下次循环的意思。

假设我们要在1~100之间找到并打印所有是5的倍数的数字，那么怎么做呢？

  1. for num in range(1, 101):                # 注意是101哦
  2.     if num % 5 != 0:                    # 这是num对5取余数，注意是不等于，不等于就不是5的倍数
  3.         continue
  4.     print(num, end=' ')

所以所谓的“结束本次循环，进入下次循环”，简单直白地讲就是，continue直接返回到循环头了。我们说循环头都是for或者while所在行，循环头下面的缩进至少一格的都是它的循环体。