（二）、程序流程控制

目录

一、顺序结构

二、分支结构（选择结构）

1.单分支结构

2.双分支结构

3.多分支语句

4.if语句的嵌套

三、循环结构

1.for循环

2.while循环

3.循环嵌套

四、break和continue

1.break语句

2.continue语句

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在Python里，在处理一些工程的时候，需要在程序内部进行诸如判断、循环之类的处理。在这种情况下有的时候需要进行不止一次的“控制结构”，即有的时候要用到所谓的“嵌套”结构。有的时候嵌套会存在单一嵌套和多维嵌套等。

在程序流程控制中，我们难免会使用到条件语句，也就是条件表达式，在（一）程序设计基础中，“比较运算符”中介绍。

程序流程结构可以分为以下几种：

1. 顺序结构：程序按照代码书写的顺序依次执行。

2. 分支结构：根据条件来执行不同的代码块，包括if语句和else语句等。

3. 循环结构：重复执行某一段代码，包括for循环和while循环。

4. 跳转结构：用于跳出某一层循环或者函数返回值，包括break、continue以及return。

一、顺序结构

顺序结构是一种程序控制结构，指程序执行时按照代码所写的顺序，依次执行每个语句或表达式。

在顺序结构中，每一条语句都必须按照特定的顺序执行，直到执行完所有的语句为止。

在 Python 中，程序默认从上到下依次执行每条语句，如果要让程序按照特定的顺序执行语句，只需要按照需要的顺序编写代码即可。

顺序结构不仅简单易懂，而且通常执行效率高，但它无法实现程序中复杂的控制逻辑，例如循环、条件判断等。

在实际开发中，顺序结构需要与其他类型的结构（例如选择结构和循环结构）配合使用，以实现更加复杂的程序功能。

二、分支结构（选择结构）

分支结构（选择结构）是一种用于判断选择的结构类型。

一般包括三个语句“if”、“else”、“elif”。

可以分为三种结构：单分支结构，双分支结构，多分支结构。

1.单分支结构

单分支结构依托一个if 语句来实现。

if 语句用来判断一个条件是否成立，如果成立则执行相应的代码块。if 语句的语法格式如下：

if 判断条件:
    执行语句块

 例如：

num = 10
if num > 0:
    print("num大于0")

上面的代码中，如果num变量的值大于0，则打印"num大于0"。这里if语句后面的条件判断为num > 0，如果该条件成立，则会执行缩进的print语句。如果条件不成立，则该语句块不会执行。

2.双分支结构

双分支结构依托if-else语句实现，根据条件满足与否执行不同的代码块。

if 判断条件:
    执行语句块1
else:
    执行语句块2

上面的代码中，如果满足if的条件，则打执行语句块1；否则执行语句块2。if-else语句后面的代码块必须缩进，以表示其属于if或else语句的代码块。

需要注意的是，if和else语句中只有一个会被执行，取决于条件的结果。这种结构也可以称为二选一结构，因为只能在两个可能的结果中选择一个结果。

例如：

num = 10
if num > 0:
    print("num大于0")
else:
    print("num小于等于0")

上面的代码中，如果变量num的值大于0，则打印"num大于0"；否则打印"num小于等于0"。if-else语句后面的代码块必须缩进，以表示其属于if或else语句的代码块。

3.多分支语句

多分支语句依托if-elif-else语句实现，可以用来判断多个条件，并根据不同的条件执行不同的代码块。

if 判断条件1:
    执行语句块1
elif 判断条件2:
    执行语句块2
elif 判断条件3:
    执行语句块3
...
else:
    执行语句块n

上面的代码中，如果判断条件1成立，则执行语句块1；如果判断条件1不成立，判断条件2是否成立，如果成立则执行语句块2；以此类推，直到最后一个条件，如果所有条件都不成立，则执行语句块n。

请注意，在多分支结构中，if 和 elif 语句后面的代码块分别在满足对应的条件时执行，但是该语句中只有一个会被执行，取决于条件的结果。如果所有条件都不满足，将执行 else 语句后面的代码块（如果有）。

例如：

score = 90
if score >= 90:
    grade = 'A'
elif score >= 80:
    grade = 'B'
elif score >= 70:
    grade = 'C'
elif score >= 60:
    grade = 'D'
else:
    grade = 'E'
print("您的成绩等级为：", grade)

在这个程序中，变量的值为90。程序使用if和 elif语句来检查此值是否大于或等于90、80、70 或 60。只有第一个匹配的条件会被执行，因此在这个程序中，执行的是第一个 if 语句。如果变量的值为80，那么程序将会执行 elif score >= 80 条件对应的代码块，打印出"B"。

4.if语句的嵌套

嵌套 if 语句是指在 if 语句中嵌套另外的 if 语句（可以不止一个，可以多层嵌套），用于更复杂的条件判断，如下介绍最简单的双层嵌套。

if 判断条件1:
    执行语句块1
    if 判断条件2:
        执行语句块2
    else:
        执行语句块3
else:
    执行语句块4

其中，如果判断条件1成立，则执行语句块1，并判断判断条件2是否成立，如果成立则执行语句块2，否则执行语句块3；如果判断条件1不成立，则执行语句块4。

例如：

x = 10
y = 5
z = 3

if x > y:
    if x > z:
        print("x 是三个数中最大的数")
    else:
        print("z 是三个数中最大的数")
else:
    if y > z:
        print("y 是三个数中最大的数")
    else:
        print("z 是三个数中最大的数")

在这个示例程序中，我们比较了三个变量 x、y 和 z 的值，并找出了它们中的最大值。首先，第一个if语句检查x是否大于y，如果是，则进入内部if语句。内部if语句再次检查x是否大于z，如果是，则打印出"x 是三个数中最大的数"。否则，内部else语句打印出"z 是三个数中最大的数"。如果第一个if语句不成立，则执行外部else语句，该语句中的 if-else 语句检查 y 和 z 的大小。如果 y 大于 z，则打印出"y 是三个数中最大的数"，否则打印出"z 是三个数中最大的数"。

值得注意的是，Python 中的分之语句需要一定要缩进正确，以确保代码块的层次结构正确。这在编写复杂的代码时尤其重要。

注：

if 1<=a<=3

相当于if a in range(1,4)

三、循环结构

在Python中，循环结构可以使某些代码块重复执行多次，以便处理大量数据或使程序更加简洁。Python 提供了两种循环结构：for循环和 while循环。

1.for循环

在 Python 中，使用for循环对序列（如列表、元组、字符串等）或其他可迭代对象进行迭代或遍历，执行固定次数的操作或是迭代字典中的键值对。循环语句会执行循环体内的代码，针对序列中的每个元素，执行指定的操作。

for var in sequence:
    # 执行的代码块

其中，var 是变量名，表示序列中的当前元素，在每次循环中被重新赋值；sequence 是要循环遍历的序列或其他可迭代对象。

在Python中，for循环可以用于遍历以下类型的对象：

1. 序列对象：列表（List）、元组（Tuple）、字符串（String）等；
2. 映射对象：字典（Dictionary）；
3. 集合对象：集合（Set）；
4. 可迭代对象：range()、map()、filter()、zip() 等。
5. 数字：range（a,b）、range（a）等

# 遍历列表
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

# 遍历字典
colors = {"red": 1, "blue": 2, "green": 3}
for color in colors:
    print(color)

#遍历元组
numbers = (1, 2, 3, 4)
for number in numbers:
    print(number)

#遍历集合
my_set = {1, 2, 3, 2}
for x in my_set:
    print(x)

#遍历字符串
s = "Hello, world!"
for c in s:
    print(c)

在遍历数值时，需要借助使用range() 函数生成一系列数字，然后使用 for 循环遍历这些数字。range() 函数有三种参数形式： 

1. range(stop)：返回一个从 0 开始到 stop-1 的数字序列；
2. range(start, stop)：返回一个从 start 开始到 stop-1 的数字序列；
3. range(start, stop, step)：返回一个从 start 开始，每次增加 step，直到 stop-1 的数字序列。

# 遍历数字序列1
for i in range(5):
    print(i,end=" ")
#输出0 1 2 3 4

# 遍历数字序列2
for j in range(1, 10):
    print(j,end=" ")
#输出1 2 3 4 5 6 7 8 9

# 遍历数字序列3
for j in range(1, 10, 2):
    print(j,end=" ")
#输出1 3 5 7 9 

# 遍历数字序列4
for k in range(10, 0, -1):
    print(k,end=" ")
#输出10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 

2.while循环

while 循环可以重复执行一个代码块，直到指定的条件不满足为止。

while 条件语句:
    语句块

在执行 while 循环时，首先检查条件语句是否满足，如果为 True 就执行语句块，然后再次检查条件语句的值，如此反复直到条件语句的值为 False 为止。

例如：

# 计算 1 到10 的和
sum = 0
i = 1
while i <= 10:
    sum += i
    i += 1

print("1 到 10 的和为：", sum)

在这个例子中，while 循环重复执行了两个语句块，即 sum += i 和 i += 1，直到变量 i 这个计数器的值大于 10 为止。需要注意的是，在 while 循环中必须确保循环条件最终会变为 False，或者适时调用break，否则会出现无限循环的情况。

3.循环嵌套

循环嵌套是指在一个循环语句内部嵌套了另一个完整的循环语句。Python 支持使用 for 和 while 关键字进行循环嵌套。

循环嵌套可以在处理复杂问题时提供更多的灵活性，能够让我们更好地组合和重复使用代码，具有非常广泛的应用场景。但是需要注意的是，如果层数过多或者循环次数过大，循环嵌套可能会导致程序执行效率降低。

例如：

# 打印九九乘法表
for i in range(1, 10):
    for j in range(1, i + 1):
        print('{}×{}={}\t'.format(j, i, i*j), end='')
    print()

在这个例子中，利用 for 循环嵌套遍历了九九乘法表中的所有元素，并打印出每个元素的值。外层循环控制行数，内层循环控制列数，通过适当地调整循环变量的取值范围和步长，即可生成不同大小、不同形式的乘法表。

需要注意的是，在循环嵌套中还可以使用 break 和 continue 等控制流语句来改变循环的执行方式。当出现嵌套循环时，需要注意循环变量的命名和作用范围，避免出现不必要的误解或错误。

四、break和continue

在 Python 的循环语句中，break 和 continue 是两种控制循环流程的关键字，它们可以帮助我们在特定条件下改变循环的执行方式。

1.break语句

break 语句用于在循环中立即停止并退出循环，跳转到循环外的下一条语句。在编写循环时，有时我们需要在满足某些条件时提前结束循环，这时可以使用 break 语句来实现。

while 条件语句1:
    语句块1
    if 条件语句2:
        break

在执行 while 循环时，首先检查条件语句的值，如果为 True 就执行循环体内的语句块，如果在执行循环体内的某条语句时，条件变为 True，就会执行 break 语句，跳出循环并执行循环外的下一条语句。

例如：

# 找到第一个大于 100 的数
numbers = [1, 32, 56, 78, 102, 45, 67, 88]
for num in numbers:
    if num > 100:
        print("Found:", num)
        break

在这个例子中，利用 for 循环遍历了一个整数列表，寻找其中第一个大于 100 的数。当找到符合条件的数时，执行 break 语句退出循环，并打印出找到的结果。

注意，如果循环执行完毕仍然没有找到符合条件的数，则不会执行 break 语句。

2.continue语句

continue语句用于跳过当前循环中的剩余语句，直接进入下一次循环。在编写循环时，有时我们需要在某些特定条件下跳过部分循环体内的语句，这时可以使用 continue 语句来实现。

while 条件语句1:
    语句块
    if 条件语句2:
        continue

在执行 while 循环时，首先检查条件语句1的值，如果为 True 就执行循环体内的语句块，如果在执行循环体内的某条语句时，条件变为 True，就会执行 continue 语句，跳出该次循环直接进入下一次循环。

例如：

for i in range(1, 11):
    if i % 2 == 0:
        continue
    print(i)

上述代码使用 range() 函数生成一个从 1 到 10 的数列，并对其中的每个数进行判断。如果当前数可以被 2 整除，即为偶数，则执行 continue 语句，直接跳过本次循环中的剩余语句（这里只有一个 print() 函数），然后进入下一次循环。否则，执行 print() 函数打印当前数的值。

注意，如果循环执行完毕仍然没有找到符合条件的数，则不会执行 continue 语句。