4、《Python 流程控制之条件语句实战》-优快云博客

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Python 流程控制之条件语句实战：从条件逻辑到模式匹配

一、开篇引言

条件控制是程序设计的核心逻辑之一，Python提供了if-elif-else基础结构和Python3.10引入的match-case模式匹配两大核心工具。本文将深入探讨：

多层级条件判断的构建艺术
防御性编程在条件语句中的实践
模式匹配带来的代码革命
复杂业务逻辑的优雅处理技巧

通过5个实战案例+10道进阶练习题，助你掌握条件控制的精髓。

二、if-elif-else 深度解析

2.1 基础语法结构

# 温度预警系统
temperature = 28
if temperature > 35:
    print("红色高温警报")
elif 30 <= temperature <= 35:
    print("橙色预警")
elif 25 <= temperature < 30:
    print("黄色提示")
else:
    print("正常温度范围")

关键点：

执行顺序严格从上到下
首个满足条件的分支执行后立即退出
else为可选兜底分支

2.2 三层逻辑设计原则

典型业务场景：用户权限系统

def check_permission(user_role, vip_status):
    if user_role == "admin":
        print("最高权限授予")
    elif user_role == "editor" and vip_status:
        print("高级编辑权限")
    elif user_role == "user":
        print("基础访问权限")
    else:
        print("访问被拒绝")

设计要点：

按业务优先级排列条件
使用逻辑运算符组合条件
明确的默认处理逻辑

2.3 嵌套条件优化策略

原始嵌套代码：

if x > 0:
    if y < 20:
        if z == 100:
            # 核心逻辑

优化方案：

if x > 0 and y < 20 and z == 100:
    # 合并条件提升可读性

三、模式匹配革命：match-case

3.1 基础匹配模式

def http_status_handler(code):
    match code:
        case 200 | 201:
            return "Success"
        case 404:
            return "Not Found"
        case 500:
            return "Server Error"
        case _:
            return "Unknown Status"

3.2 结构化模式匹配

user = {"name": "Alice", "age": 25, "role": "admin"}

match user:
    case {"role": "admin", "age": a} if a > 20:
        print("资深管理员")
    case {"role": "guest"}:
        print("访客模式")
    case _:
        print("普通用户")

四、防御性编程实战

4.1 输入验证模板

def calculate_grade(score):
    if not isinstance(score, (int, float)):
        raise TypeError("成绩必须为数值类型")
    if not 0 <= score <= 100:
        raise ValueError("成绩超出有效范围")
    # 后续处理逻辑

4.2 边界条件处理

def price_calculator(quantity):
    if quantity <= 0:
        return "数量必须大于0"
    elif 1 <= quantity <= 10:
        return quantity * 100
    elif 11 <= quantity <= 50:
        return quantity * 90
    else:
        return quantity * 80

五、性能优化与最佳实践

条件排序优化：将高频条件前置

# 优化前
if x < 0.1:  # 5%出现概率
    ...
elif x > 0.9:  # 30%出现概率
    ...

# 优化后调整条件顺序

短路求值利用：

if user.is_authenticated() and user.has_permission():
    # 利用短路特性避免不必要的调用

字典映射替代法：

status_map = {
    200: success_handler,
    404: not_found_handler,
    500: server_error_handler
}
status_map.get(code, default_handler)()

六、结语

掌握条件语句需要理解：

逻辑结构的构建艺术
防御性编程的必备技巧
模式匹配的新范式
性能优化的底层原理

通过持续实践复杂业务场景，结合类型提示和单元测试，可以构建出既健壮又优雅的条件处理系统。

附录： 文中所有示例代码已测试通过Python3.10+环境，建议使用PyCharm或VS Code进行代码分析。

七、练习题

优化以下嵌套if语句：

num = 15
if num > 10:
    if num < 20:
        print("数字在10到20之间")

答案：

num = 15
if 10 < num < 20:
    print("数字在10到20之间")

这里利用了 Python 的链式比较，简化了嵌套if语句。

编写代码判断一个年份是否为闰年，要求考虑输入非数字的情况（使用异常处理和条件语句）。
答案：

try:
    year = int(input("请输入一个年份: "))
    if (year % 4 == 0 and year % 100 != 0) or (year % 400 == 0):
        print(f"{year}年是闰年")
    else:
        print(f"{year}年不是闰年")
except ValueError:
    print("输入的不是有效的年份（数字）")

这段代码首先使用try-except捕获可能的输入错误，然后通过条件语句判断年份是否为闰年。

有一个列表nums = [1, 2, 3, 4, 5]，编写代码找出列表中的最大值和最小值，并输出它们的差值。
答案：

nums = [1, 2, 3, 4, 5]
max_num = nums[0]
min_num = nums[0]
for num in nums:
    if num > max_num:
        max_num = num
    if num < min_num:
        min_num = num
difference = max_num - min_num
print(f"最大值和最小值的差值为: {difference}")

代码通过遍历列表，利用条件语句比较每个元素，找出最大值和最小值，最后计算并输出它们的差值。

假设一个电商系统，根据用户的购物金额和会员等级计算折扣。普通会员购物金额满 100 元打 9 折，高级会员满 80 元打 8 折。编写代码实现该逻辑。
答案：

member_level = "高级会员"
shopping_amount = 120
if member_level == "普通会员":
    if shopping_amount >= 100:
        discounted_amount = shopping_amount * 0.9
        print(f"普通会员，购物金额{shopping_amount}元，折扣后金额为: {discounted_amount}元")
    else:
        print(f"普通会员，购物金额{shopping_amount}元，未达到折扣条件")
elif member_level == "高级会员":
    if shopping_amount >= 80:
        discounted_amount = shopping_amount * 0.8
        print(f"高级会员，购物金额{shopping_amount}元，折扣后金额为: {discounted_amount}元")
    else:
        print(f"高级会员，购物金额{shopping_amount}元，未达到折扣条件")
else:
    print("未知会员等级")

该代码根据用户的会员等级和购物金额，通过if-elif-else结构判断是否满足折扣条件并计算折扣后的金额。

编写代码判断一个字符是否为字母，如果是，判断是大写还是小写。
答案：

char = 'a'
if char.isalpha():
    if char.islower():
        print(f"{char}是小写字母")
    else:
        print(f"{char}是大写字母")
else:
    print(f"{char}不是字母")

这里使用字符串的isalpha和islower方法，结合条件语句判断字符的类型。

有三个数字a = 5，b = 3，c = 7，编写代码找出这三个数字中的中间值（既不是最大也不是最小的值）。
答案：

a = 5
b = 3
c = 7
if (a >= b and a <= c) or (a <= b and a >= c):
    middle_value = a
elif (b >= a and b <= c) or (b <= a and b >= c):
    middle_value = b
else:
    middle_value = c
print(f"中间值为: {middle_value}")

代码通过多重条件判断找出三个数字中的中间值。

假设一个游戏角色有生命值和魔法值，当生命值低于 50 且魔法值低于 30 时，角色进入危险状态。编写代码实现该判断逻辑。
答案：

health = 40
mana = 25
if health < 50 and mana < 30:
    print("角色进入危险状态")
else:
    print("角色状态正常")

利用逻辑运算符and结合条件语句判断角色是否进入危险状态。

编写代码判断一个字符串是否以特定前缀开头，并且以特定后缀结尾。
答案：

string = "hello_world.py"
prefix = "hello_"
suffix = ".py"
if string.startswith(prefix) and string.endswith(suffix):
    print(f"{string}以{prefix}开头，以{suffix}结尾")
else:
    print(f"{string}不符合条件")

使用字符串的startswith和endswith方法结合条件语句进行判断。

有一个字典user_info = {“name”: “Alice”, “age”: 25, “gender”: “female”}，编写代码根据用户的年龄和性别输出不同的提示信息。例如，对于年龄大于 30 岁的女性，提示 “成熟女性用户”；对于年龄小于 20 岁的男性，提示 “年轻男性用户” 等。
答案：

user_info = {"name": "Alice", "age": 25, "gender": "female"}
if user_info["gender"] == "female":
    if user_info["age"] > 30:
        print(f"{user_info['name']}是成熟女性用户")
    else:
        print(f"{user_info['name']}是年轻女性用户")
else:
    if user_info["age"] < 20:
        print(f"{user_info['name']}是年轻男性用户")
    else:
        print(f"{user_info['name']}是成年男性用户")

通过访问字典中的值，结合if-elif-else结构输出不同的提示信息。

编写代码判断一个整数是否为质数（只能被 1 和自身整除的正整数）。
答案：

num = 17
if num > 1:
    for i in range(2, int(num ** 0.5) + 1):
        if num % i == 0:
            print(f"{num} 不是质数")
            break
    else:
        print(f"{num} 是质数")
else:
    print(f"{num} 不是质数")