python的程序控制结构-循环结构与random库使用和圆周率案例--python-7-days

最新推荐文章于 2024-09-06 22:06:13 发布

L_0000

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分类专栏： python-100天学习计划文章标签： python

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本文详细介绍了Python的循环结构，包括遍历循环的应用，如计数循环、字符串遍历、列表遍历和文件遍历，以及无限循环、break和continue的使用。此外，还探讨了random库的运用，重点讲解了如何利用蒙特卡洛算法估算圆周率，以及其在计算思维和程序性能分析中的价值。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

循环结构

- for…in 遍历循环: 计数、字符串、列表、文件…
- while无限循环
- continue和break保留字: 退出当前循环层次
- 循环else的高级用法: 与break有关

遍历循环

遍历某个结构形成的循环运行方式
从遍历结构中逐一提取元素，放在循环变量中

for <循环变量> in <遍历结构> :
	<语句块>

由保留字for和in组成，完整遍历所有元素后结束
每次循环，所获得元素放入循环变量，并执行一次语句块

遍历循环的应用：计数循环(N次)

遍历由range()函数产生的数字序列，产生循环

for i in range(N) :
	<语句块>

>>> for i in range(5):
		print(i)
0
1
2
3
4

遍历循环的应用：计数循环(特定次)

for i in range(M,N,K) :
	<语句块>

>>> for i in range(1,6,2):
print("Hello:",i)
Hello: 1
Hello: 3
Hello: 5

遍历循环的应用：字符串遍历循环

s是字符串，遍历字符串每个字符，产生循环

for c in s :
	<语句块>


>>> for c in "Python123":
		print(c, end=",")
P,y,t,h,o,n,1,2,3,

遍历循环的应用：列表遍历循环

ls是一个列表，遍历其每个元素，产生循环

>>> for item in [123,"PY", 456] :
		print(item, end=",")
123,PY,456,

遍历循环的应用：文件遍历循环

fi是一个文件标识符，遍历其每行，产生循环

优美胜于丑陋
明了胜于隐晦
简洁胜于复杂

>>> for line in fi :
		print(line)
优美胜于丑陋
明了胜于隐晦
简洁胜于复杂

无限循环

由条件控制的循环运行方式
反复执行语句块，直到条件不满足时结束

>>> a = 3
>>> while a > 0 :
		a = a - 1
		print(a)
2
1
0

>>> a = 3
>>> while a > 0 :
		a = a + 1
		print(a)
4
5
… (CTRL + C 退出执行)

循环控制保留字：break 和 continue

break跳出并结束当前整个循环，执行循环后的语句
continue结束当次循环，继续执行后续次数循环
break和continue可以与for和while循环搭配使用

>>> for c in "PYTHON" :
if c == "T" :
	continue
print(c, end="")
>>> PYHON

break仅跳出当前最内层循环

>>> s = "PYTHON"
>>> while s != "" :
		for c in s :
			if c == "T" :
				break
			print(c, end="")
		s = s[:-1]
>>> PYPYPYPYPYP

循环的高级用法：循环与else

当循环没有被break语句退出时，执行else语句块
else语句块作为**"正常"完成循环的奖励**
这里else的用法与异常处理中else用法相似
for ……else……

>>> for c in "PYTHON" :
		if c == "T" :
			continue
		print(c, end="")
	else:
			print("正常退出")
>>> PYHON正常退出

>>> for c in "PYTHON" :
		if c == "T" :
			break
		print(c, end="")
	else:
		print("正常退出")
>>> PY

random库

random库是使用随机数的Python标准库

伪随机数: 采用梅森旋转算法生成的(伪)随机序列中元素
random库主要用于生成随机数
使用random库: import random

1、基本随机数函数： seed(), random()
在这里插入图片描述

>>> import random
>>> random.seed(10)
>>> random.random()
0.5714025946899135
>>> random.random()
0.4288890546751146
>>> random.seed(10)
>>> random.random()
0.5714025946899135
>>> random.seed(10)
>>> random.random()
0.5714025946899135

2、扩展随机数函数： randint(), getrandbits(), uniform(),
randrange(), choice(), shuffle()
在这里插入图片描述

需要掌握的能力

能够利用随机数种子产生"确定"伪随机数
能够产生随机整数
能够对序列类型进行随机操作

圆周率案例

数学思维

使用圆周率的近似计算公式

在这里插入图片描述

#CalPiV1.py
pi = 0
N = 100
for k in range(N):
    pi += 1/pow(16,k) * (\
    4/(8*k + 1) - 2/(8*k+4) - 1/(8*k + 5) - 1/(8*k + 6))
    #print("pi = {0},k = {1}".format(pi,k))
print("圆周率值是：{}".format(pi))
圆周率值是: 3.141592653589793

计算思维

蒙特卡洛算法

在这里插入图片描述

#CalPiV2.py
from random import random
from time import perf_counter
DARTS = 1000*1000*10
hits = 0.0
start = perf_counter()
for i in range(1,DARTS+1):
    x,y = random(),random()
    dist = pow(x ** 2 + y ** 2,0.5)
    if dist <= 1.0:
        hits = hits + 1
pi = 4 * (hits/DARTS)
print("y圆周率值是：{}".format(pi))
print("运行时间是：{:.5f}s".format(perf_counter()-start))