Python通用編程 - 第二章：流程控制

本文是Python通用編程系列教程，已所有更新完成，實現的目標是從零基礎開始到精通Python編程語言。本教程不是對Python的內容進行泛泛而談，而是精細化，深刻化的講解，共5個階段，25章內容。因此，須要有耐心的學習，才能真正有所收穫。雖不涉及任何框架的使用，可是會對操做系統和網絡通訊進行全局的講解，甚至會對一些開源模塊和服務器進行重寫。學完以後，你所收穫的不只僅是精通一門Python編程語言，並且具有快速學習其餘編程語言的能力，無障礙閱讀全部Python源碼的能力和對計算機與網絡的全面認識。對於零基礎的小白來講，是入門計算機領域並精通一門編程語言的絕佳教材。對於有必定Python基礎的童鞋，相信這套教程會讓你的水平更上一層樓。

一 運算方式

1. 數學運算

既然咱們編程的目的是爲了控制計算機可以像人腦同樣工做，那麼人腦能作什麼，就須要程序中有相應的機制去模擬。人腦無非是數學運算和邏輯運算，對於數學運算就是加減乘除，很簡單，咱們先來看一下。 計算機的核心部件就是CPU，CUP有兩個功能，控制和運算，接下來就看一下計算機是如何進行運算的，關於計算的控制功能會在第五階段有詳細的說明。 如下假設變量：a=10，b=20：

2. 比較運算

如下假設變量：a=10，b=20

3. 賦值運算

如下假設變量：a=10，b=20

4. 邏輯運算

5. 身份運算

# is比較的是id
# 而==比較的是值
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二 分支語句

1. if，else

對於邏輯運算，即人根據外部條件的變化而作出不一樣的反映，好比
若是：一切都是天意，那麼：誰也逃不離

if ’everything‘ is 「God's will「:
    print('everyone can not flee')
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或許這個例子太抽象了，咱們再舉一個簡單的例子：未成年人禁止吸菸。

age=15
if age >= 18:
    print('禁止吸菸')
else:
    print('能夠吸菸')
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成年人雖然能夠吸菸，可是體重低於50kg的人最好是不要吸菸，還有在工做場所不能吸菸

age = 98
weight = 45
is_public_place = True
# 只有同時知足三個條件才能夠吸菸
if age >= 18 and weight >= 50 and not is_public_place:
    print('能夠吸菸')
else:
    print('不能吸菸')
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2. if循環嵌套使用

age = 98
weight = 45
# is_public_place = True
is_public_place = False
# 1 只要在公共場所就不能吸菸
if is_public_place:
    print('任何人禁止吸菸')
else:
    # 2 不是工做場所，先判斷用戶年齡
    user_age = input('請輸入年齡')
    user_age = int(user_age)
    if user_age >= 18:
        # 3 再來判斷用戶體重
        user_weight = input('請輸入體重')
        user_weight = int(user_weight)
        if user_weight >= 50:
            print('能夠吸菸')
        else:
            print('體重過輕了，建議不要吸菸')
    else:
        print('未成年人禁止吸菸')
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3. if，elif，else 使用

若是：成績>=90，那麼：優秀 若是成績>=80且<90,那麼：良好 若是成績>=70且<80,那麼：普通 其餘狀況：不好

score=input('>>: ')
score=int(score)
if score >= 90:
    print('優秀')
elif score >= 80:
    print('良好')
elif score >= 70:
    print('普通')
else:
    print('不好')
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使用模板

if 條件1:
    縮進的代碼塊
  elif 條件2:
    縮進的代碼塊
  elif 條件3:
    縮進的代碼塊
  ......
  else:  
    縮進的代碼塊
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三 循環語句

1. while 循環

(1) while循環(條件循環)

爲何要使用循環，先來看下面一段代碼

albert_age = 18
guess = int(input(">>:"))
if guess > albert_age :
    print("猜的太大了，往小裏試試...")
elif guess < albert_age :
    print("猜的過小了，往大里試試...")
else:
    print("恭喜你，猜對了...")
#第2次
guess = int(input(">>:"))
if guess > albert_age :
    print("猜的太大了，往小裏試試...")
elif guess < albert_age :
    print("猜的過小了，往大里試試...")
else:
    print("恭喜你，猜對了...")
#第3次
guess = int(input(">>:"))
if guess > albert_age :
    print("猜的太大了，往小裏試試...")
elif guess < albert_age :
    print("猜的過小了，往大里試試...")
else:
    print("恭喜你，猜對了...")
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毫無疑問，這是一段low逼的代碼。。。。。。由於重複的代碼太多了，這種狀況咱們徹底可使用while 條件循環來處理，while循環又叫作條件循環，既知足條件纔會執行，語法以下：

while 條件:    
    # 循環體
    # 若是條件爲真，那麼循環體則執行，執行完畢後再次循環，從新判斷條件。。。
    # 若是條件爲假，那麼循環體不執行,循環終止
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注意：知足條件就是指條件爲真，通常咱們會用True直接表示條件爲真，或者使用下面小練習的 count <= 10 的運算判斷的形式，若是表示條件爲假能夠這樣表示：

False    None    0   ""    ()    []   {}  
# 總結一下：False，0或者空都爲False
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(2) while循環小練習

#打印0-10
count=0
while count <= 10:
    print('loop',count)
    count+=1
#打印0-10之間的偶數
count=0
while count <= 10:
    if count%2 == 0:
        print('loop',count)
    count+=1
#打印0-10之間的奇數
count=0
while count <= 10:
    if count%2 == 1:
        print('loop',count)
    count+=1
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(3) while循環之死循環

死循環就是會一直執行的循環，由於條件一直成立

import time
num=0
while True:
    print('count',num)
    time.sleep(1)
    num+=1
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(4) while循環嵌套與tag

tag只是一個變量，不過他是布爾類型，只有True和False，你也能夠寫成0或者1，當咱們有多層循環的時候，使用tag能夠迅速退出全部循環

tag=True 
  while tag:
    ......
    while tag:
      ........
      while tag:
        tag=False
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(5) while循環break與continue

這是理解的重點，之後會常常用

#break用於退出本層循環
while True:
    print "123"
    break
    print "456"
#continue用於退出本次循環，繼續下一次循環
while True:
    print "123"
    continue
    print "456"
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因此上面猜年齡的程序能夠這樣改寫

albert_age = 18
while True:
    guess = int(input(">>:"))  
    if guess > albert_age :     
        print("猜的太大了，往小裏試試...")  
    elif guess < albert_age :     
        print("猜的過小了，往大里試試...")  
    else:
        print("恭喜你，猜對了...")
        break  # 用戶猜對的時候退出循環
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(6) while與else組合使用

與其它語言else 通常只與if 搭配不一樣，在Python 中還有個while ...else 語句，while 後面的else 做用是指，當while 循環正常執行完，中間沒有被break 停止的話，就會執行else後面的語句。

count = 0
while count <= 5 :
    count += 1
    print("Loop",count)
else:
    print("循環正常執行完啦")
print("-----out of while loop ------")

""" 輸出 Loop 1 Loop 2 Loop 3 Loop 4 Loop 5 Loop 6 循環正常執行完啦 -----out of while loop ------ """
# 若是執行過程當中被break啦，就不會執行else的語句啦
count = 0
while count <= 5 :
    count += 1
    if count == 3:break
    print("Loop",count)
else:
    print("循環正常執行完啦")
print("-----out of while loop ------")

""" 輸出 Loop 1 Loop 2 -----out of while loop ------ """
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2. for循環

(1) for循環(迭代循環)

for循環是迭代式循環，for 遍歷 被循環的每一項內容，語法以下

for i in range(10): 
    縮進的代碼塊
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說明：

• 其中i爲迭代出來出來的一個個對象，i只是一個變量名，能夠任意
• 關鍵字for 和 in是必須的
• range(10) 是一個被迭代的對象，只要能存多個值，他就能夠被迭代，你直接寫一個列表也是同樣的
• 迭代循環能夠理解被迭代的對象就是一個老母雞，她肚子裏有的是蛋，迭代出來的對象就是蛋

(2) break與continue（同上while循環）

(3) for循環與else連用

咱們經常會在for循環遍歷一個序列或者字典後,接着語句else,不少新手會誤覺得是判斷執行else後面的代碼,其實否則,for循環裏面也不存在判斷,而已執行完遍歷的對象後,再執行else後面的代碼

# 實例1
L = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]
for i  in L:
    print(i)
else:
    print('ending')
""" #輸出 >>> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ending """

# 實例2

dir = {1:'kobe',2:'LBJ',3:'CP3',4:'TDK'}
for k,v in dir.items():
    print (k,v)
else:
    print('ending')

""" #輸出 1 kobe 2 LBJ 3 CP3 4 TDK ending """
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三 流程控制語句用法說明

1. 避免多層分支嵌套

若是這篇文章只能刪減成一句話就結束，那麼那句話必定是「要竭盡所能的避免分支嵌套」。過深的分支嵌套是不少編程新手最容易犯的錯誤之一。假若有一位新手程序員寫了不少層分支嵌套，那麼你可能會看到一層又一層的大括號：if: if: if: ... else: else: else: ...俗稱_「嵌套 if 地獄（Nested If Statement Hell）」_。若是可以避免的話，儘量用其餘的方式代替，這種多層嵌套很是不利於代碼的可讀性，尤爲是當一個 if 分支下代碼的量比較多的時候。

2. 封裝那些過於複雜的邏輯判斷

若是條件分支裏的表達式過於複雜，出現了太多的 not/and/or，那麼這段代碼的可讀性就會大打折扣，這時咱們能夠把他拆解，或者先用not 的形式取反。

3. 留意不一樣分支下的重複代碼

重複代碼是代碼質量的天敵，而條件分支語句又很是容易成爲重複代碼的重災區。因此，當咱們編寫條件分支語句時，須要特別留意，不要生產沒必要要的重複代碼。當你編寫分支代碼時，請額外關注由分支產生的重複代碼塊，若是能夠簡單的消滅它們，那就不要遲疑。

4. 使用「德摩根定律」

在作分支判斷時，咱們有時候會寫成這樣的代碼：

# 若是用戶帳戶沒有餘額或者用戶透支額度，拒絕用戶購買
# 如下是僞代碼
if not 「用戶登陸」 or not 「有透支額度」:
    print("拒絕用戶購買")
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第一眼看到代碼時，是否是須要思考一會才能理解它想幹嗎？這是由於上面的邏輯表達式裏面出現了 2 個 not 和 1 個 or。而咱們人類剛好不擅長處理過多的「否認」以及「或」這種邏輯關係。這個時候，就該 德摩根定律 出場了。通俗的說，德摩根定律就是 not A or not B 等價於 not (A and B)。經過這樣的轉換，上面的代碼能夠改寫成這樣：

if not (「用戶登陸」 and 「有透支額度」):
    print("拒絕用戶購買")
複製代碼

5. 在條件判斷中使用 all() / any()

all() 和 any() 兩個函數很是適合在條件判斷中使用。這兩個函數接受一個可迭代對象，返回一個布爾值，其中：

• all(seq)：僅當 seq 中全部對象都爲布爾真時返回 True，不然返回 False
• any(seq)：只要 seq 中任何一個對象爲布爾真就返回 True，不然返回 False

假如咱們有下面這段代碼：

def all_numbers_gt_10(numbers):
   # 僅當序列中全部數字大於 10 時，返回 True
   if not numbers:
       return False
   for n in numbers:
       if n <= 10:
           return False
   return True
複製代碼

若是使用 all() 內建函數，再配合一個簡單的生成器表達式，上面的代碼能夠寫成這樣：

def all_numbers_gt_10_2(numbers):
   return bool(numbers) and all(n > 10 for n in numbers)
複製代碼

簡單、高效，同時也沒有損失可用性。

6. 使用 try/while/for 中 else 分支

讓咱們看看這個函數：

def do_stuff():
   first_thing_successed = False
   try:
       do_the_first_thing()
       first_thing_successed = True
   except Exception as e:
       print("Error while calling do_some_thing")
       return
   # 僅當 first_thing 成功完成時，作第二件事
   if first_thing_successed:
       return do_the_second_thing()
複製代碼

在函數 do_stuff 中，咱們但願只有當 do_the_first_thing() 成功調用後_（也就是不拋出任何異常）_，才繼續作第二個函數調用。爲了作到這一點，咱們須要定義一個額外的變量 first_thing_successed 來做爲標記。其實，咱們能夠用更簡單的方法達到一樣的效果：

def do_stuff():
   try:
       do_the_first_thing()
   except Exception as e:
       print("Error while calling do_some_thing")
       return
   else:
       return do_the_second_thing()
複製代碼

在 try 語句塊最後追加上 else 分支後，分支下的do_the_second_thing() 便只會在 try 下面的全部語句正常執行（也就是沒有異常，沒有 return、break 等）完成後執行。相似的，Python 裏的 for/while 循環也支持添加 else 分支，它們表示：當循環使用的迭代對象被正常耗盡、或 while 循環使用的條件變量變爲 False 後才執行 else 分支下的代碼。

7. 與 None 值的比較

在 Python 中，有兩種比較變量的方法：== 和 is，兩者在含義上有着根本的區別：

• ==：表示兩者所指向的的值是否一致
• is：表示兩者是否指向內存中的同一分內容，也就是 id(x) 是否等於 id(y)

None 在 Python 語言中是一個單例對象，若是你要判斷某個變量是否爲 None 時，記得使用 is而不是 ==，由於只有 is 才能在嚴格意義上表示某個變量是不是 None。
不然，可能出現下面這樣的狀況：

class Foo(object):
    def __eq__(self, other):
        return True


foo = Foo()
print(foo)
print(foo == None)
print(foo is None)
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在上面代碼中，Foo 這個類經過自定義 __eq__ 魔法方法的方式，很容易就知足了 == None 這個條件。
因此，當你要判斷某個變量是否爲 None 時，請使用 is 而不是 ==。

8. 留意 and 和 or 的運算優先級

看看下面這兩個表達式，猜猜它們的值同樣嗎？

(True or False) and False True or False and False

答案是：不同，它們的值分別是 False 和 True，你猜對了嗎？問題的關鍵在於：and 運算符的優先級大於 or。所以上面的第二個表達式在 Python 看來其實是 True or (False and False)。因此結果是 True 而不是 False。在編寫包含多個 and 和 or 的表達式時，請額外注意 and 和 or 的運算優先級。即便執行優先級正好是你須要的那樣，你也能夠加上額外的括號來讓代碼更清晰。