北理工嵩天Python语言程序设计笔记（5 程序的控制结构）

前言

本文是对《北理工 嵩天/黄天宇/礼欣 Python语言程序设计》的学习笔记，供自己查阅使用。

文章目录

0. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（目录）
1. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（2 Python基本语法元素）
2. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（3 Python基本图形绘制）
3. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（4 基本数据类型）
4. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（5 程序的控制结构）
5. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（6 函数和代码复用）
6. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（7 组合数据类型）
7. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（8 文件和数据格式化）
8. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（9 程序设计方法学）
9. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（10 Python计算生态概览）

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5 程序的控制结构

5.1 程序的分支结构

5.1.1 单二多分支结构

• 单分支结构

  if <条件> :
  <语句块>

• 二分支结构

  if <条件> :
  <语句块1>
  else:
  <语句块2>

• 二分支结构紧凑形式：适用于简单表达式的二分支结构

  <表达式1> if <条件> else <表达式2>

  print("猜{}了".format("对" if guess==99 else "错"))
  1

• 多分支结构：

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

5.1.2 条件判断及组合

• 条件判断

<，<=，>=，>，==，！=

• 条件组合

x and y，x or y，notx

5.1.3 程序的异常处理

• 异常处理的基本使用：

try:
<语句块1>
except :
<语句块2>

try :
	num= eval(input("请输入一个整数: "))
	print(num**2)
except :
	print("输入不是整数")
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try:
<语句块1>
except <异常类型> :
<语句块2>

try :
	num= eval(input("请输入一个整数: "))
	print(num**2)
except NameError:
	print("输入不是整数")
1
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5

标注异常类型后，仅响应此类异常，异常类型名字等同于变量名。

• 异常处理的高级使用

  try:
  <语句块1>
  except :
  <语句块2>
  else :
  <语句块3>
  finally :
  <语句块4>

else对应语句块3在不发生异常时执行，finally对应语句块4一定执行

5.2 实例5: 身体质量指数BMI

• BMI：Body Mass Index
  国际上常用的衡量人体肥胖和健康程度的重要标准，主要用于统计分析

• 定义：BMI = 体重(kg) / 身高²(m2)

height, weight = eval(input("请输入身高(米)和体重(公斤)[逗号隔开]: "))
bmi = weight / pow(height, 2)
print("BMI 数值为：{:.2f}".format(bmi))
who, nat = "", ""
if bmi < 18.5:
    who, nat = "偏瘦", "偏瘦"
elif 18.5 <= bmi < 24:
    who, nat = "正常", "正常"
elif 24 <= bmi < 25:
    who, nat = "正常", "偏胖"
elif 25 <= bmi < 28:
    who, nat = "偏胖", "偏胖"
elif 28 <= bmi < 30:
    who, nat = "偏胖", "肥胖"
else:
    who, nat = "肥胖", "肥胖"
print("BMI 指标为:国际'{0}', 国内'{1}'".format(who, nat))
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5.3 程序的循环结构

5.3.1 遍历循环

遍历某个结构形成的循环运行方式

for <循环变量> in <遍历结构> :
<语句块>

• 计数循环(N次)

  for i in range(N):
  <语句块>

• 计数循环(特定次)

  for i in range(M,N,K):
  <语句块>

• 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>

• 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 ls:
  <语句块>

• 文件遍历循环：fi是一个文件标识符，遍历其每行，产生循环

  for line in fi:
  <语句块>

5.3.2 无限循环

反复执行语句块，直到条件不满足时结束

while <条件> :
<语句块>

CTRL + C 退出执行

5.3.3 循环控制保留字

• 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仅跳出当前最内层循环

5.3.4 循环的高级用法

• 循环与else

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

  或

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

• 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

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
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5.4 模块3: random库的使用

5.4.1 random库基本介绍

• 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

5.4.2 基本随机数函数

随机数种子，随机序列

>>>import random
>>>random.seed(10)
>>>random.random()
0.5714025946899135
>>>random.seed(10)
>>>random.random()
0.5714025946899135
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设置种子，产生的随机数就不变了。

5.4.3 扩展随机数函数

一行好几段代码，用分号

5.5 实例6: 圆周率的计算

• 圆周率的近似计算公式

$\pi =\sum _{k=0}^{\infty }[\frac{1}{16^k}(\frac{4}{8k+1}-\frac{2}{8k+4}-\frac{1}{8k+5}-\frac{1}{8k+6})]$

#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("圆周率值是: {}".format(pi))
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代码后面增加斜杠\换行

• 蒙特卡罗方法

#CalPiV2.py
from random import random
from time import perf_counter
DARTS = 1000*1000
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("圆周率值是: {}".format(pi))
print("运行时间是: {:.5f}s".format(perf_counter()-start))
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