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沈洁元 · 更新于 2018-11-28 11:00:43

控制流

简介

在到目前为止我们所见到的程序中,总是有一系列的语句,Python 忠实地按照它们的顺序执行它们。如果你想要改变语句流的执行顺序,该怎么办呢?例如,你想要让程序做一些决定,根据不同的情况做不同的事情,例如根据时间打印“早上好”或者“晚上好”。

你可能已经猜到了,这是通过控制流语句实现的。在 Python 中有三种控制流语句—— if、for 和 while。

if 语句

if 语句用来检验一个条件, 如果 条件为真,我们运行一块语句(称为 if-块 ), 否则 我们处理另外一块语句(称为 else-块 )。 else 从句是可选的。

使用 if 语句

例 6.1 使用 if 语句


    #!/usr/bin/python
    # Filename: if.py 

    number = 23
    guess = int(raw_input('Enter an integer : '))

    if guess == number:
    print 'Congratulations, you guessed it.' # New block starts here
    print "(but you do not win any prizes!)" # New block ends here
    elif guess < number:
    print 'No, it is a little higher than that' # Another block
    # You can do whatever you want in a block ...
    else:
    print 'No, it is a little lower than that' 
    # you must have guess > number to reach here

    print 'Done'
    # This last statement is always executed, after the if statement is executed

(源文件:code/if.py

输出


    $ python if.py
    Enter an integer : 50
    No, it is a little lower than that
    Done
    $ python if.py
    Enter an integer : 22
    No, it is a little higher than that
    Done
    $ python if.py
    Enter an integer : 23
    Congratulations, you guessed it.
    (but you do not win any prizes!)
    Done

它如何工作

在这个程序中,我们从用户处得到猜测的数,然后检验这个数是否是我们手中的那个。我们把变量 number 设置为我们想要的任何整数,在这个例子中是 23。然后,我们使用 raw_input()函数取得用户猜测的数字。函数只是重用的程序段。我们将在下一章学习更多关于函数的知识。

我们为内建的 raw_input 函数提供一个字符串,这个字符串被打印在屏幕上,然后等待用户的输入。一旦我们输入一些东西,然后按回车键之后,函数返回输入。对于 raw_input 函数来说是一个字符串。我们通过 int 把这个字符串转换为整数,并把它存储在变量 guess 中。事实上,int 是一个类,不过你想在对它所需了解的只是它把一个字符串转换为一个整数(假设这个字符串含有一个有效的整数文本信息)。

接下来,我们将用户的猜测与我们选择的数做比较。如果他们相等,我们打印一个成功的消息。注意我们使用了缩进层次来告诉 Python 每个语句分别属于哪一个块。这就是为什么缩进在 Python 如此重要的原因。我希望你能够坚持“每个缩进层一个制表符”的规则。你是这样的吗?

注意 if 语句在结尾处包含一个冒号——我们通过它告诉 Python 下面跟着一个语句块。

然后,我们检验猜测是否小于我们的数,如果是这样的,我们告诉用户它的猜测大了一点。我们在这里使用的是 elif 从句,它事实上把两个相关联的 if else-if else 语句合并为一个 if-elif-else 语句。这使得程序更加简单,并且减少了所需的缩进数量。

elif 和 else 从句都必须在逻辑行结尾处有一个冒号,下面跟着一个相应的语句块(当然还包括正确的缩进)。

你也可以在一个 if 块中使用另外一个 if 语句,等等——这被称为嵌套的 if 语句。

记住,elif 和 else 部分是可选的。一个最简单的有效 if 语句是:


    if True:
        print 'Yes, it is true'

在 Python 执行完一个完整的 if 语句以及与它相关联的 elif 和 else 从句之后,它移向 if 语句块的下一个语句。在这个例子中,这个语句块是主块。程序从主块开始执行,而下一个语句是 print 'Done'语句。在这之后,Python 看到程序的结尾,简单的结束运行。

尽管这是一个非常简单的程序,但是我已经在这个简单的程序中指出了许多你应该注意的地方。所有这些都是十分直接了当的(对于那些拥有 C/C++背景的用户来说是尤为简单的)。它们在开始时会引起你的注意,但是以后你会对它们感到熟悉、“自然”。

给C/C++程序员的注释
在 Python 中没有 switch 语句。你可以使用 if..elif..else 语句来完成同样的工作(在某些场合,使用字典会更加快捷。)

while 语句

只要在一个条件为真的情况下,while 语句允许你重复执行一块语句。while 语句是所谓 循环 语句的一个例子。while 语句有一个可选的 else 从句。

使用 while 语句

例 6.2 使用 while 语句


    #!/usr/bin/python
    # Filename: while.py

    number = 23
    running = True

    while running:
    guess = int(raw_input('Enter an integer : '))

    if guess == number:
    print 'Congratulations, you guessed it.' 
    running = False # this causes the while loop to stop
    elif guess < number:
    print 'No, it is a little higher than that' 
    else:
    print 'No, it is a little lower than that' 
    else:
    print 'The while loop is over.' 
    # Do anything else you want to do here

    print 'Done'

(源文件:code/while.py

输出


    $ python while.py
    Enter an integer : 50
    No, it is a little lower than that.
    Enter an integer : 22
    No, it is a little higher than that.
    Enter an integer : 23
    Congratulations, you guessed it.
    The while loop is over.
    Done

它如何工作

在这个程序中,我们仍然使用了猜数游戏作为例子,但是这个例子的优势在于用户可以不断的猜数,直到他猜对为止——这样就不需要像前面那个例子那样为每次猜测重复执行一遍程序。这个例子恰当地说明了 while 语句的使用。

我们把 raw_input 和 if 语句移到了 while 循环内,并且在 while 循环开始前把 running 变量设置为 True。首先,我们检验变量 running 是否为 True,然后执行后面的 while-块 。在执行了这块程序之后,再次检验条件,在这个例子中,条件是 running 变量。如果它是真的,我们再次执行 while-块,否则,我们继续执行可选的 else-块,并接着执行下一个语句。

当 while 循环条件变为 False 的时候,else 块才被执行——这甚至也可能是在条件第一次被检验的时候。如果 while 循环有一个 else 从句,它将始终被执行,除非你的 while 循环将永远循环下去不会结束!

True 和 False 被称为布尔类型。你可以分别把它们等效地理解为值 1 和 0。在检验重要条件的时候,布尔类型十分重要,它们并不是真实的值 1。

else 块事实上是多余的,因为你可以把其中的语句放在同一块(与 while 相同)中,跟在 while 语句之后,这样可以取得相同的效果。

给 C/C++程序员的注释
记住,你可以在 while 循环中使用一个 else 从句。

for 循环

for..in 是另外一个循环语句,它在一序列的对象上 递归 即逐一使用队列中的每个项目。我们会在后面的章节中更加详细地学习序列

使用 for 语句

例 6.3 使用 for 语句


    #!/usr/bin/python
    # Filename: for.py

    for i in range(1, 5):
        print i
    else:
        print 'The for loop is over'

输出


    $ python for.py
    1
    2
    3
    4
    The for loop is over

它如何工作

在这个程序中,我们打印了一个 序列 的数。我们使用内建的 range 函数生成这个数的序列。

我们所做的只是提供两个数,range 返回一个序列的数。这个序列从第一个数开始到第二个数为止。例如,range(1,5)给出序列[1, 2, 3, 4]。默认地,range 的步长为 1。如果我们为range 提供第三个数,那么它将成为步长。例如,range(1,5,2)给出[1,3]。记住,range 向上 延伸到第二个数,即它包含第二个数。

for 循环在这个范围内递归—— for i in range(1,5)等价于 for i in [1, 2, 3, 4],这就如同把序列中的每个数(或对象)赋值给 i,一次一个,然后以每个 i 的值执行这个程序块。在这个例子中,我们只是打印 i 的值。

记住,else 部分是可选的。如果包含 else,它总是在 for 循环结束后执行一次,除非遇到 break 语句。

记住,for..in 循环对于任何序列都适用。这里我们使用的是一个由内建 range 函数生成的数的列表,但是广义说来我们可以使用任何种类的由任何对象组成的序列!我们会在后面的章节中详细探索这个观点。

给 C/C++/Java/C#程序员的注释
Python 的 for 循环从根本上不同于 C/C++的 for 循环。C#程序员会注意到 Python 的 for 循环与 C#中的 foreach 循环十分类似。Java 程序员会注意到它与 Java 1.5 中的 for (int i : IntArray)相似。 在 C/C++中,如果你想要写 for (int i = 0; i < 5; i++),那么用 Python,你写成 for i in range(0,5)。你会注意到,Python 的 for 循环更加简单、明白、不易出错。

break 语句

break 语句是用来 终止 循环语句的,即哪怕循环条件没有称为 False 或序列还没有被完全递归,也停止执行循环语句。

一个重要的注释是,如果你从 for 或 while 循环中 终止 ,任何对应的循环 else 块将执行。

使用 break 语句

例 6.4 使用 break 语句


    #!/usr/bin/python
    # Filename: break.py

    while True:
    s = raw_input('Enter something : ')
    if s == 'quit':
    break
    print 'Length of the string is', len(s)
    print 'Done'

(源文件:code/break.py

输出


    $ python break.py
    Enter something : Programming is fun
    Length of the string is 18
    Enter something : When the work is done
    Length of the string is 21
    Enter something : if you wanna make your work also fun:
    Length of the string is 37
    Enter something :   use Python!
    Length of the string is 12
    Enter something : quit
    Done

它如何工作

在这个程序中,我们反复地取得用户地输入,然后打印每次输入地长度。我们提供了一个特别的条件来停止程序,即检验用户的输入是否是'quit'。通过 终止 循环到达程序结尾来停止程序。

输入字符串的长度通过内建的 len 函数取得。

记住,break 语句也可以在 for 循环中使用。

G2 的 Python 诗

我在这里输入的是我所写的一段小诗,称为 G2 的 Python 诗


    Programming is fun
    When the work is done
    if you wanna make your work also fun:
      use Python!

continue 语句

continue 语句被用来告诉 Python 跳过当前循环块中的剩余语句,然后 继续 进行下一轮循环。

使用 continue 语句

例 6.5 使用 continue 语句


    #!/usr/bin/python
    # Filename: continue.py

    while True:
        s = raw_input('Enter something : ')
        if s == 'quit':
            break
        if len(s) < 3:
            continue
    print 'Input is of sufficient length'
    # Do other kinds of processing here...

(源文件:code/continue.py

输出


    $ python continue.py
    Enter something : a
    Enter something : 12
    Enter something : abc
    Input is of sufficient length
    Enter something : quit

它如何工作

在这个程序中,我们从用户处取得输入,但是我们仅仅当它们有至少 3 个字符长的时候才处理它们。所以,我们使用内建的 len 函数来取得长度。如果长度小于 3,我们将使用 continue 语句忽略块中的剩余的语句。否则,这个循环中的剩余语句将被执行,我们可以在这里做我们希望的任何处理。

注意,continue 语句对于 for 循环也有效。

概括

我们已经学习了如何使用三种控制流语句—— if、while 和 for 以及与它们相关的 break 和 continue 语句。它们是 Python 中最常用的部分,熟悉这些控制流是应当掌握的基本技能。

接下来,我们将学习如何创建和使用函数。

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