【python二级等考】python语言程序设计（四）

【第四章】程序的控制结构

一、程序的基本结构

• 程序的流程图

与数学模型中的流程图相似。
起止框：表示程序逻辑的开始或结束；
判断框：表示一个判断条件，并根据判断结果选择不同的执行路径；
处理框：表示一组处理过程，对应于顺序执行的程序逻辑；
输入输出框：表示程序中的数据输入或结果输出；
注释框：表示程序的注释；
流向线：表示程序的控制流，以带箭头直线或曲线表达程序的执行路径；
连接点：表示多个流程图的连接方式，常用于将多个较小流程图组织成较大流程图。

程序由三种基本结构组成：顺序结构、分支结构和循环结构。
任何程序都由这三种基本结构组合而成，这些基本结构都有一个入口和一个出口。

• try-except保留字
  异常处理机制，以程序的正常运行作为判定条件，根据一段代码执行的正确性，进行程序逻辑选择，它是分支结构的一种扩展。
• break和continue
  循环控制符
  beak：跳出整个循环，用来终止整个循环。
  continue：跳出最内层循环，用来控制循环次数。

二、程序的分支结构

• 单分支结构

python中的单分支使用if保留字来对条件进行判断控制，使用方式如下:

if<条件>：
	语句块

其中，if、:和<语句块>前的缩进都是语法的一部分。<语句块>是if条件满足后执行的一个或多个语句序列，缩进表达<语句块>与if的包含关系。<条件>是一个产生True或False结果的语句，当结果为True时，执行<语句块>，否则跳过<语句块>。

<条件>是一个或多个条件，多个条件间采用and或or进行逻辑组合。and表示多个条件“与”的关系，or表示多个条件“或”的关系

• 二分支结构
  Python的二分支结构使用if-else保留字对条件进行判断，语法格式如下：

if  <条件>:
  	<语句块1>
else:
   	<语句块2>

其中，if、:和语句块前的缩进都是语法的一部分。
<语句块1>在if中<条件>满足即为True时执行，<语句块2>在if中<条件>不满足即为False时执行。简单说，二分支结构根据条件的True或False结果产生两条路径。

# 判断用户输入数字的某个属性
s = eval(input("请输出一个整数："))
if s % 3 == 0 and s % 5 == 0:
	print("这个数字能够同时被3和5整除")
else:
	print("这个数字不能够同时被3和5整除")

二分支结构还有一种更简洁的表达方式，适合<语句块1>和<语句块2>都只包含简单表达式的情况，语法格式如下：

<表达式1>  if  <条件>  else  <表达式2>

例：

# 判断用户输入数字的某个属性
s = eval(input("请输出一个整数："))
token = "" if s % 3 == 0 and s % 5 == 0  else "不"
print("这个数字{}能够同时被3和5整除".format(token))

Python的if-elif-else描述多分支结构，语句格式如下：

if <条件1>:
    <语句块1>
elif <条件2>:
    <语句块2>
... 
else: 
     <语句块N>  

多分支结构通常用于判断同一个条件或一类条件的多个执行路径。要注意，Python会按照多分支结构的代码顺序依次评估判断条件，寻找并执行第一个结果为True条件对应的语句块，当前语句块执行后跳过整个if-elif-else结构。
利用多分支结构编写代码时要注意多个逻辑条件的先后关系。

经典例题：
获取用户输入的一个百分制成绩，转换成五分制，给出对应的A、B、C、D、E等级。

# 将百分制成绩转换为五分制成绩
score = eval(input("请输出一个百分制成绩："))
if score >= 60.0:
	grade = "D"
elif score >= 70.0:
	grade = "C"
elif score >= 80.0:
	grade = "B"
elif score >= 90.0:
	grade = "A"
else:
grade = "E"
print("对应的五分制成绩是：{}".format(grade))

>>>请输出一个百分之成绩：80
D

很显然，上面的程序的运行结果是错误的。代码本身运行并没有什么错误，但是逻辑出现了错误。正确如下：

# 将百分制成绩转换为五分制成绩
score = eval(input("请输出一个百分制成绩："))
if score >= 90.0:
	grade = "A"
elif score >= 80.0:
	grade = "B"
elif score >= 70.0:
	grade = "C"
elif score >= 60.0:
	grade = "D"
else:
grade = "E"
print("对应的五分制成绩是：{}".format(grade))

• 判断条件及组合
  分支结构中的判断条件可以使用任何能够产生True或False的语句或函数。形成判断条件最常见的方式是采用关系操作符
  

Python语言中，任何非零的数值、非空的数据类型都等价于True，0或空类型等价于False，可以直接用作判断条件。

Python语言使用保留字not、and和or对条件进行逻辑运算或组着。

保留字not表示单个条件的“否”关系，and表示多个条件之间的“与”关系，保留字or表示多个条件之间的“或”关系。

>>>4 < 5
True 
>>>"Python" > "python"
False

>>>0 == False
True 
>>>"" == True
False

>>>not True
False
>>>a = 80
>>>( a > 100) or ( a > 50 and a < 90)
True

三、程序的循环结构

• 程序的循环结构
  Python语言的循环结构包括两种：遍历循环和无限循环。
  遍历循环使用保留字for依次提取遍历结构各元素进行处理；
  无限循环使用保留字while根据判断条件执行程序。

• 遍历循环：for
  遍历循环可以理解为从遍历结构中逐一提取元素，放在循环变量中，对于每个所提取的元素执行一次语句块。for语句的循环执行次数是根据遍历结构中元素个数确定的。

for  <循环变量>  in  <遍历结构>:
	 <语句块> 

遍历结构可以是字符串、文件、range()函数或组合数据类型等。

对于字符串，可以逐一遍历字符串的每个字符，基本使用方式如下：

for  <循环变量>  in  <字符串变量>:
  		<语句块> 

使用range()函数，可以指定语句块的循环次数，基本使用方式如下：

for  <循环变量>  in  range(<循环次数>):      		
 	<语句块> 

遍历循环还有一种扩展模式，使用方法如下：

for  <循环变量>  in  <遍历结构>:
		<语句块1>
else:
	 <语句块2>

当for循环正常执行之后，程序会继续执行else语句中内容。else语句只在循环正常执行之后才执行并结束，因此，可以在<语句块2>中放置判断循环执行情况的语句。

• 无限循环：while
  Python通过保留字while实现无限循环

while  <条件>:
       <语句块>

当程序执行到while语句时，判断条件如果为True，执行循环体语句，语句结束后返回再次判断while语句的条件；当条件为False时，循环终止，执行与while同级别缩进的后续语句。
无限循环也有一种使用保留字else的扩展模式，使用方法如下：

while  <条件>:
   	 <语句块1>
else:
     <语句块2>

在这种扩展模式中，当while循环正常执行之后，程序会继续执行else语句中内容。else语句只在循环正常执行后才执行，因此，可以在语句块2中放置判断循环执行情况的语句。

• 循环控制: break和continue

循环结构有两个辅助循环控制的保留字：break和continue。break用来跳出最内层for或while循环，脱离该循环后程序从循环后代码继续执行。
如果有2层或多层循环，break退出最内层循环。

continue用来结束当前当次循环，即跳出循环体中下面尚未执行的语句，但不跳出当前循环。

continue语句和break语句的区别是：continue语句只结束本次循环，不终止整个循环的执行，而break具备结束循环的能力。

四、程序的异常处理

Python程序一般对输入有一定要求，但当实际输入不满足程序要求时，可能会产生程序的运行错误。

>>>n = eval(input("请输入一个数字: "))
请输入一个整数: python
 
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#11>", line 1, in <module>
    n = eval(input("请输入一个数字: "))
  File "<string>", line 1, in <module>
NameError: name 'python' is not defined

由于使用了eval()函数，如果用户输入不是一个数字则可能报错。这类由于输入与预期不匹配造成的错误有很多种可能，不能逐一列出可能性进行判断。为了保证程序运行的稳定性，这类运行错误应该被程序捕获并合理控制。

Python语言使用保留字try和except进行异常处理，基本的语法格式如下：。

try:
	<语句块1>
except:
	<语句块2>

语句块1是正常执行的程序内容，当执行这个语句块发生异常时，则执行except保留字后面的语句块2。

除了输入之外，异常处理还可以处理程序执行中的运行异常。

>>>for i in range(5):
print(10/i, end=" ")
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#12>", line 2, in <module>
    print(10/i, end=" ")
ZeroDivisionError: division by zero

try:
    for i in range(5):
    print(10/i, end=" ")
except:
    print("某种原因，出错了！")

>>> 
某种原因，出错了！