程序的三種基本控制結(jié)構(gòu)
程序的三種基本控制結(jié)構(gòu)
程序有三種基本的控制結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu) 。
順序結(jié)構(gòu)：
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選擇結(jié)構(gòu)（分支結(jié)構(gòu)）：
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循環(huán)結(jié)構(gòu)：
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3.1 條件語句
條件語句是通過判斷條件是否成立，根據(jù)條件表達(dá)式的結(jié)果做出決策，控制不同代碼塊的執(zhí)行 。
3.1.1 條件表達(dá)式
條件表達(dá)式由運(yùn)算符和操作數(shù)組成
例如：a<4，其中a、4都是操作數(shù)，小于符號<是運(yùn)算符
判斷條件可以是具有布爾屬性的任意元素 ， 包括數(shù)據(jù)、變量或由變量與運(yùn)算符組成的表達(dá)式，若其布爾屬性為True，條件成立；若布爾屬性為False，條件不成立 。
除了非空常量外 ， Python還常使用關(guān)系操作符和成員運(yùn)算符構(gòu)成判斷條件。
條件表達(dá)式常用的運(yùn)算符有：
算術(shù)運(yùn)算符：+、-、*、/、//、%、**
關(guān)系運(yùn)算符：
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Python支持通過保留字not、and和or對判斷條件進(jìn)行邏輯組合：
not，表示單個條件的“否”關(guān)系 。如果“條件”的布爾屬性為True，“not 條件”的布爾屬性就為False；如果“條件”的布爾屬性為False，“not 條件”的布爾屬性就為True 。and，表示多個條件之間的“與”關(guān)系 。當(dāng)且僅當(dāng)使用and連接的所有條件的布爾屬性都為True時 ， 邏輯表達(dá)式的布爾屬性為True ， 否則為False 。or ， 表示多個條件之間的“或”關(guān)系 。當(dāng)且僅當(dāng)使用or連接的所有條件的布爾屬性都是False時，邏輯表達(dá)式的布爾屬性為False，否則為True 。3.1.2 單分支選擇結(jié)構(gòu)
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若if語句中的判斷條件成立，執(zhí)行if語句后的代碼段；若判斷條件不成立 ， 則跳過if語句后的代碼段 。單分支結(jié)構(gòu)中的代碼段只有“執(zhí)行”與“跳過”兩種情況 。
示例：使用單分支結(jié)構(gòu)判斷當(dāng)天是否是星期天 。
day = int(input("今天是工作日嗎（請輸入整數(shù)1~7）？"))
if day in [1,2,3,4,5]:
print("今天是工作日 。")
if day in [6,7]:
print("今天非工作日 。")3.1.3 雙分支選擇結(jié)構(gòu)
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若if語句中的判斷條件成立 ， 執(zhí)行代碼段1若判斷條件不成立，則執(zhí)行代碼段2
示例：使用二分支結(jié)構(gòu)判斷當(dāng)天是否是工作日 。
day = int(input("今天是工作日嗎（請輸入整數(shù)1~7）？"))
if day in [1,2,3,4,5]:
print("今天是工作日 。")
else:
print("今天非工作日 。")3.1.4 多分支選擇結(jié)構(gòu)
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3.1.5 選擇結(jié)構(gòu)的嵌套
選擇結(jié)構(gòu)的嵌套是指選擇結(jié)構(gòu)的內(nèi)部包含選擇結(jié)構(gòu)
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3.1.6 三元表達(dá)式
python中沒有c語言中的三目運(yùn)算符，但是可以通過以下的形式實(shí)現(xiàn)三目運(yùn)算符的功能
格式：條件判斷為真時的結(jié)果 if 判斷條件 else 條件為假時的結(jié)果
示例：x=x-1 if x>0 else x=x+1
等價于：
if x > 0:
x = x - 1
else:
x = x + 1
我們可以利用三元表達(dá)式來實(shí)現(xiàn)裴波那契數(shù)列：
def fun(n):
return n if n < 2 else fun(n - 1) + fun(n - 2)
還有一種用法，用bool方法選擇相應(yīng)的值，例如：
x = 1
print([2, 3][bool(x)])
x = 0
print([2, 3][bool(x)])
結(jié)果：
3
23.2 循環(huán)語句
在實(shí)際應(yīng)用中有些需要重復(fù)進(jìn)行的操作，可以用循環(huán)語句實(shí)現(xiàn) 。
循環(huán)語句有：
while、do while、for3.2.1 while循環(huán)
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若循環(huán)條件為True，則循環(huán)執(zhí)行while循環(huán)中的代碼段；若循環(huán)條件為False，終止while循環(huán) 。若while循環(huán)的條件總是True，這種情況叫做死循環(huán)。
例如：使用while循環(huán)實(shí)現(xiàn)計算n的階乘
n = int(input("請輸入一個整數(shù)："))
fact = 1
i = 1
while i<= n:
fact = fact*i
i = i + 1
print("n!={}".format(fact))3.2.2 while else循環(huán)
Python的while循環(huán)也支持使用保留字else產(chǎn)生分支 。
示例2：使用while-else循環(huán)實(shí)現(xiàn)計算n的階乘
n = int(input("請輸入一個整數(shù)："))
fact = 1
i = 1
print("n!計算中……")
while i<= n:
fact = fact*i
i = i + 1
else:
print("n!計算完成，循環(huán)正常結(jié)束")
print("n!={}".format(fact))3.2.3 for 循環(huán)
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目標(biāo)可以是字符串、文件、range()函數(shù)或組合數(shù)據(jù)類型等；循環(huán)變量用于保存本次循環(huán)中訪問到的遍歷結(jié)構(gòu)中的元素；for循環(huán)的循環(huán)次數(shù)取決于遍歷的目標(biāo)元素個數(shù) 。
示例1：遍歷字符串中的每個字符
string = input("請輸入一個字符串：")
for c in string:
print(c)3.2.4 for else循環(huán)
for....else循環(huán)的具體實(shí)現(xiàn)形式：
for 循環(huán)變量 in 目標(biāo):
循環(huán)體
else:
代碼塊
用法與while...else相同，如果循環(huán)體結(jié)束后沒有碰到break語句 ， 就會執(zhí)行else語句塊，如果結(jié)束之前碰到了break語句，就會跳出整個for循環(huán)，因此else語句塊也就不會執(zhí)行 。
3.3 循環(huán)控制語句
·在循環(huán)語句中 ， 有時候需要達(dá)到中斷循環(huán)，或者跳過本次循環(huán)，執(zhí)行下次循環(huán)的情況 ， 因此就需要有循環(huán)控制語句
python中使用break、continue語句控制循環(huán)的執(zhí)行過程
break用于跳出整個循環(huán)
continue用于跳出本次循環(huán)，繼續(xù)執(zhí)行下次循環(huán)3.3.1 break語句
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3.3.2 continue語句
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3.3.3 pass語句
pass的意思是過 ， pass掉就是淘汰掉的意思 。
在python中，pass的意思是空語句，pass語句不做任何事情 ， 只是為了保持程序結(jié)構(gòu)的完整性 。
3.4 迭代器
迭代器是訪問集合元素的一種方式 。迭代器從集合的第一個元素開始訪問，直到所有的元素被訪問完才結(jié)束 。
3.4.1 可迭代對象
可迭代對象和迭代器是不同的概念 。
python中，如果一個對象有iter() 和getitem()方法 ， 則稱這個對象為可迭代對象 。
python中，用內(nèi)置函數(shù)dir()，查看對象的屬性、方法列表 。
例如 ， 打印出元組對象的屬性和方法：
list_temp = ('a', 'b', 'c')
print(dir(list_temp))
輸出：
'__add__', '__class__', '__contains__', '__delattr__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '_ getitem`', 'getnewargs', 'gt', 'hash', 'init', 'initsubclass', '`iter`', 'le', 'len', 'lt', 'mul', 'ne', 'new', 'reduce', 'reduce_ex', 'repr', 'rmul', 'setattr', 'sizeof', 'str', 'subclasshook__', 'count', 'index'] `
列表、元組、字典、字符串等數(shù)據(jù)類型都是可迭代的（這里注意集合不是可迭代對象）
例如,打印出集合對象的屬性和方法：
['__and__', '__class__', '__contains__', '__delattr__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__iand__', '__init__', '__init_subclass__', '__ior__', '__isub__', '__iter__', '__ixor__', '__le__', '__len__', '__lt__', '__ne__', '__new__', '__or__', '__rand__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__ror__', '__rsub__', '__rxor__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__sub__', '__subclasshook__', '__xor__', 'add', 'clear', 'copy', 'difference', 'difference_update', 'discard', 'intersection', 'intersection_update', 'isdisjoint', 'issubset', 'issuperset', 'pop', 'remove', 'symmetric_difference', 'symmetric_difference_update', 'union', 'update']
當(dāng)然，自定義的類中只要實(shí)現(xiàn)了iter() 和getitem()方法 ， 就也是可迭代的 。
iter() :作用讓對象可循環(huán)遍歷
getitem()：作用是可通過實(shí)例名[index]方式訪問實(shí)例中的元素3.4.2 迭代器的定義
在python中 ， 如果一個對象有iter()和next()方法，則稱這個對象時迭代器 。
其中next()方法的作用是讓對象可通過該next(實(shí)例名)訪問下一個元素
列表、元組、字典、字符串等數(shù)據(jù)類型是可迭代的 ， 但是都不是迭代器 ， 因?yàn)槎紱]有next()方法 。
是不是迭代器 ， 也可以通過python內(nèi)置函數(shù)isinstance進(jìn)行測試
例如：
from collections import Iterable
from collections import Iterator
# 列表、元組、字典、字符串都是可迭代的
print(isinstance([], Iterable))
print(isinstance((), Iterable))
print(isinstance({}, Iterable))
print(isinstance('', Iterable))
# 列表、元組、字典、字符串都不是迭代器
print('-----------------------')
print(isinstance([], Iterator))
print(isinstance((), Iterator))
print(isinstance({}, Iterator))
print(isinstance('', Iterator))
輸出：
True
True
True
True
-----------------------
False
False
False
False
迭代器都是可迭代的，但可迭代的不一定是迭代器
迭代器和可迭代對象的區(qū)別：
可迭代對象中提前存儲了所有的元素 ， 而迭代器只有迭代到某個元素的時候，該元素才生成，迭代前可以不存在，迭代后可以銷毀 ， 因此，迭代器在處理大量數(shù)據(jù)或無限數(shù)據(jù)時，具有加載數(shù)據(jù)快，內(nèi)存占用小的優(yōu)點(diǎn) 。3.4.3 迭代器的創(chuàng)建
1、內(nèi)建工廠函數(shù)
內(nèi)建工廠函數(shù)iter返回一個迭代器，可以將可迭代對象轉(zhuǎn)換為迭代器，例如：
a = [5, 6, 7, 8]
b = ('m', 'n', 'k')
c = 'hello'
print(iter(a))
print(iter(b))
print(iter(c))
d = iter(a)
print(next(d))
print(next(d))
print(next(d))
結(jié)果：
567還有自定義迭代器 ， 用的不是太多 ， 這里就不講了 ， 用到的時候再講 。
3.5 生成器
列表在創(chuàng)建的時候會將所有的元素全部創(chuàng)建好 ， 再供用戶使用，那如果你的元素有幾十億個 ， python就要在內(nèi)存中開辟足夠的空間存儲 ， 這就有可能導(dǎo)致內(nèi)存不夠的問題 。如果只需要訪問前面幾個數(shù)據(jù)，那后面的絕大多數(shù)元素占用的空間就浪費(fèi)了 。
為了解決這種問題，python引入了生成器，根據(jù)事先設(shè)計好的規(guī)則開辟內(nèi)存空間，創(chuàng)建對象供用戶使用 。
3.5.1 生成器的定義
生成器是一種特殊的迭代器，通過調(diào)用一個返回迭代器的函數(shù)yield來實(shí)現(xiàn)迭代操作 。yeild相當(dāng)于為函數(shù)封裝了iter()和next() 。
3.5.2 生成器的創(chuàng)建
1、使用列表推導(dǎo)式定義列表
與列表推導(dǎo)式類似，只不過是[]換成()
# 使用列表推導(dǎo)式定義列表
list_a = [x for x in range(10)]
print(list_a)
# 使用生成器推導(dǎo)式定義生成器
generator_b = (x for x in range(10))
print(generator_b)
print(next(generator_b))
print(next(generator_b))
print(next(generator_b))
print('---------------------')
for n in generator_b:
print(n)
輸出：
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
<generator object
如果一個函數(shù)的定義中包含yeild關(guān)鍵字，那這個函數(shù)就不再是一個簡單的函數(shù)了，而是一個生成器 。
舉個例子，生成裴波那契數(shù)列的函數(shù)如下：
def fib(max):
n, a, b = 0, 0, 1
while n < max:
print(b)
a, b = b, a + b
n = n + 1
fib(10)
輸出：
1
1
2
3
5
8
13
21
34
55
如果將代碼中的print(b)換成yeild(b)，則這個fib函數(shù)就編程了生成器：
def fib(max):
n, a, b = 0, 0, 1
while n < max:
yield (b)
a, b = b, a + b
n = n + 1
f = fib(10)
print(f)
for i in f:
print(i)
結(jié)果：
1
1
2
3
5
8
13
21
34
55
3.6 與條件語句、循環(huán)語句相關(guān)的內(nèi)置函數(shù)3.6.1 range函數(shù)
range的作用是返回一個可迭代對象，規(guī)則如下：
range([star,]end[,step])
其中star是初始位置 ， 默認(rèn)從0開始，end是結(jié)束位置 ， 但不包含end,計算區(qū)間是[star,end)，step是步長，step也可以為負(fù)數(shù)，反向遍歷，range對象可用list轉(zhuǎn)換成列表 。
a = range(10)
print(a)
b = list(range(5))
print(b)
print(list(range(1, 8, 2)))
print(list(range(8, 1, -2)))
結(jié)果：
range(0, 10)
[0, 1, 2, 3, 4]
[1, 3, 5, 7]
[8, 6, 4, 2]3.6.2 enumerate函數(shù)
enumerate函數(shù)返回的是一個enumerate對象 ， 作用是枚舉可迭代對象的每一個元素 ， 將他們組成一個索引序列，可以同時獲得索引和值 。
a = list(range(9, 1, -2))
print(a)
b = enumerate(a)
print(b)
for index, value in b:
print(index, value)
結(jié)果：
[9, 7, 5, 3]
reversed作用是進(jìn)行反向遍歷，該函數(shù)可接收各種序列（元組、列表、字符串、區(qū)間等），然后返回一個反向的課迭代對象，需注意該函數(shù)對參數(shù)本身沒有影響 。
a = list(range(9, 1, -2))
print(a)
b = reversed(a)
print(b)
c = list(reversed(a))
print(c)
結(jié)果：、
【?程序的三種基本控制結(jié)構(gòu)】[9, 7, 5, 3]
3.6.4 zip函數(shù)
zip函數(shù)將多個可迭代對象打包乘一個元組，返回個zip對象
list_1 = ['a', 'b', 'c']
list_2 = [1, 2, 3]
print(list(zip(list_1)))
print('----------------')
a = zip(list_1, list_2)
print(a)
print(list(a))
print('----------------')
for (x, y) in zip(list_1, list_2):
print(x, y)
結(jié)果：
[('a',), ('b',), ('c',)]
----------------
*zip是zip函數(shù)的反過程 ， 將zip對象還原為組合前的數(shù)據(jù)
list_1 = ['a', 'b', 'c']
list_2 = [1, 2, 3]
a = zip(list_1, list_2)
print(a)
print(list(a))
c, d = zip(*zip(list_1, list_2))
print(c)
print(d)
結(jié)果：
[('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)]
('a', 'b', 'c')
(1, 2, 3)
3.6.6 sorted函數(shù)
sorted函數(shù)可以對所有的可迭代對象進(jìn)行排序，返回的是一個新的可迭代對象，而不是在原來的基礎(chǔ)上進(jìn)行操作 。
list_1 = ['c', 'b', 'a']
print(list_1)
print(id(list_1))
b = sorted(list_1)
print(id(b))
print(b)
結(jié)果：
['c', 'b', 'a']
3044259629704
3044276555912
['a', 'b', 'c']
需注意sort和sorted的區(qū)別，sort主要用于列表，而sorted對所有課迭代對象都起作用 。
3.7 總結(jié)
本章介紹了python中的選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu) ， 又介紹了迭代器和生成器，最后介紹了一些python的內(nèi)置函數(shù) 。
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