Python_note4 程序控制结构+random库的使用

本文详细介绍了Python中的控制流结构,包括单分支、二分支、多分支及循环结构,并探讨了异常处理的高级应用。同时,文章深入讲解了random库的使用,演示了如何生成各种类型的随机数,以及如何利用随机数进行圆周率的计算。

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分支
  • 单分支结构 if <条件>:<语句块>
  • 二分支结构 if else
    紧凑形式<表达式1>if<条件>else<表达式2>
  • 多分支结构 if elif [.elif] [.else]。注意条件之间的覆盖
  • 条件组合 andornot
  • 异常处理的高级使用
tyr:
	<语句块1>
except [.NameError]:#[.]可选,
	<语句块2>
else:
	<语句块3>#在不发生异常时执行
finally:
	<语句块4>#一定执行
#CalculateBMI.py
height,weight=eval(input("请输入身高m和体重kg逗号隔开:"))#同时接收俩值
bmi = weight / pow(height,2)
print("BMI指数:{:.2f}".format(bmi))
who,nat = "",""#同时给俩值赋值 whole world standard;national standard
if bmi < 18.5 :
	who,nat = "偏瘦","偏瘦"
elif 18.5 <= bim < 24:
	who,nat = "正常","肥胖"
elif 24 <= bim <=25:
	who,nat = "正常","肥胖"
.......
循环
  • 遍历循环 for <循环变量> in <循环结构> : <语句块>
for c in "python123":
	print(c,end=",")
# p y t h o n 1 2 3	

循环结构可以是计数,string,list,file等形式

for line in fi:
	<语句块>
  • 无限循环 while
  • 循环控制保留字 break(结束最内层整个循环);continue(当次)
  • 循环与else
    当循环没有被break语句退出时,执行else语句块
    else语句作为正常完成循环的奖励,与异常处理的else用法类似
random库介绍 模块3
  • 采用梅森旋转算法生成的伪随机序列,random生成随机数的py标准库
  • random.seed(a=none)初始化给定的随机数种子,默认为当前系统时间
    相同seed设置后调用random.random()总是产生大小相同顺序相同的随机数[程序复现]
  • 扩展随机数函数
    randint(a,b)生成一个[a,b]之间的整数
    randrange(m,n[,k])生成一个[m,n)之间以k为步长的随机整数
    getrandbits(k)生成一个k比特长的随机整数
    uniform(a,b)生成一个[a,b]之间的随机小数
    choice(seq)从序列seq随机选择一个元素random.choice([1,2,3,4])
    shuffle(seq)序列 seq元素 随机排列,返回乱序序列。s=[1,2,3];random.shuffle(s);print(s)
案例6:圆周率计算
  • 数学公式-数学思维
  • 蒙特卡洛方法-随机点法-计算思维
    半径为1的圆的第一象限范围与第一象限单位正方形,随机撒点统计分布
#CalculatePI.py
from random import random
from time import perf_counter
DARTS = 1000*1000#撒点数100万
hits = 0.0#第一象限四分之一圆内部点数目
start = perf_counter()
for i in range(1,DARTS+1):
	x,y = random(),random()#产生0-1之间随机数
	dist = pow(x**2+y**2,0.5)#求点与圆心距离
	if dist <= 1.0:
		hits=hits+1
pi = 4*(hits/DARTS)#四分之一圆内点的数量除所有点的数量是四分之一π
print("圆周率:{:.5f}".format(pi))
import random import subprocess import time import signal # 新增信号处理模块 # 优化后的音符映射表(解决键冲突) note_map = { 'A0':'1','B0':'2', 'C1':'3','D1':'4','E1':'5','F1':'6','G1':'7','A1':'8','B1':'9', 'C2':'0','D2':'a','E2':'b','F2':'c','G2':'d','A2':'e','B2':'f', 'C3':'g','D3':'h','E3':'i','F3':'j','G3':'k','A3':'l','B3':'m', 'C4':'n','D4':'o','E4':'p','F4':'q','G4':'r','A4':'s','B4':'t', 'C5':'u','D5':'v','E5':'w','F5':'x','G5':'y','A5':'z','B5':'Shift+bracketleft','C6':'Shift+bracketright', 'D6':'semicolon','E6':'apostrophe','F6':'Return','G6':'comma','A6':'period','B6':'slash', 'C7':'Up','D7':'Down','E7':'Left','F7':'Right','G7':'Home','A7':'End','B7':'Page_Up', 'C8':'Page_Down' # 区分不同八度的相同音名 # ... 完整映射需重新设计音区命名规则 } # 重构音阶体系(按八度分层) scale_octaves = { 'C4_one':['A0','B0'], 'C4_two':['C1','D1','E1','F1','G1','A1','B1'], 'C4_three':['C2','D2','E2','F2','G2','A2','B2'], 'C4_four':['C3','D3','E3','F3','G3','A3','B3'], 'C4_five':['C4','D4','E4','F4','G4','A4','B4'], 'C4_six':['C5','D5','E5','F5','G5','A5','B5'], 'C4_seven':['C6','D6','E6','F6','G6','A6','B6'], 'C4_eight':['C7','D7','E7','F7','G7','A7','B7'], 'C4_nine':['C8'] } # 生成连续旋律的核心算法 def generate_melody(current_octave='C4_five'): while True: scale = scale_octaves[current_octave] current_idx = random.randint(0, len(scale)-1) # 动态调整音区(添加八度转换逻辑) for _ in range(random.randint(3,8)): # 每个音区持续10-20个音符 # 限制跳进幅度 step = random.choice([-1, 0, 1, 2]) current_idx = max(0, min(current_idx + step, len(scale)-1)) yield scale[current_idx] # 随机切换音区(基于马尔可夫链概率) current_octave = random.choice(['C4_one','C4_two','C4_three','C4_four','C4_five','C4_six','C4_seven','C4_eight']) # 信号处理:优雅退出 def signal_handler(sig, frame): print("\n程序已安全终止") exit(0) if __name__ == "__main__": signal.signal(signal.SIGINT, signal_handler) # 捕获Ctrl+C melody_gen = generate_melody() durations = [0.2, 0.3, 0.5, 0.7]
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03-23
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