【课件】数据结构-浙教版（2019）高中信息技术必修一课件

第三章算法的程序实现3.2Python语言程序设计

必修1《数据与计算》3.2.8数据结构

学习目标

集合

表达式顺序结构选择结构循环结构

表达式

数据结构

1、由运算符、操作数(常量及变量)构成。2、按运算符优先级来进行运算。3、赋值运算符不参与计算。

·定义·表达式的值1，每个表达式都有一个值2，表达式中有小数参与计算或有除号计算，则一定是float型（小数）表达式表达式的值-4+842*(3+4/2)10.01>=2False8and9True0or-1True

表达式

数据结构

·表达式的真值表数据类型值（False）值（True）布尔False(与0等价)True(与1等价)数值0、0.0非零的数值字符串''、""(空字符串）非空字符串容器[]、()、{}、set()至少有一个元素的容器对象NoneNone非None对象

顺序结构

数据结构

·定义

顺序结构就是让程序按照从头到尾的顺序依次执行每一条Python代码，不重复执行任何代码，也不跳过任何代码。例如：

a=3a+=2print(a)输出结果：5

选择结构

数据结构

·定义

选择结构也称分支结构，就是让程序“拐弯”，有选择性的执行代码；换句话说，可以跳过没用的代码，只执行有用的代码。在Python语言中，ifelse语句可以实现这种选择功能。ifelse语句if语句--单分支结构ifelse语句--双分支结构ifelifelse语句--多分支结构

选择结构

数据结构

·if语句语法格式：

if表达式：代码块执行流程：开始代码块表达式结束TrueFalse“:”必须添加，代表后面的语句都是if语句内代码块的标志缩进：若代码块内都是相同的缩进格式，则说明此代码块都是if条件成立时需执行的语句块。表达式：表示if语句的条件，若表达式的值为True，则执行下面的代码块；若值为False则不执行代码块

选择结构

数据结构

·ifelse语句语法格式：

if表达式：代码块1

else:代码块2执行流程：开始代码块1表达式结束TrueFalse代码块2else后面也必须添加“:”代码块1和代码块2的缩进格式必须一样，否则就报错。

选择结构

数据结构

·ifelifelse语句语法格式：

if表达式1

：代码块1

elif表达式2:代码块2

else:代码块3执行流程：开始代码块1表达式1结束TrueFalse代码块2else语句和代码块3可以省略。表达式1代码块3TrueFalse

选择结构

数据结构

注意：

1、选择结构中，不管有多少分支，都只会执行一个分支或一个也不执行，不会同时执行多个分支。2、在Python中没有switch–case语句。例如：a=int(input(“请输入数”))ifa>0:b=a+1print(b)a=int(input(“请输入数”))ifa>0:b=a+1else:b=a+2print(b)a=int(input(“请输入数”))ifa>0:b=a+1elifa>5:b=a+3else:b=a+2print(b)

选择结构

数据结构

·if语句的嵌套

三种选择结构都可以相互嵌套例如：if表达式1：if表示式2：代码块1else：代码块2if表示式1：if表达式2：代码块1else：代码块2else：if表达式3：代码块3if表示式1：if表达式2：代码块1else：代码块2elif：if表达式3：代码块3elif表达式4：代码块4else：代码块5else:if表达式5：代码块6

选择结构

数据结构

·pass语句

空语句。pass不做任何事情，一般用做占位语句，为了保持程序结构的完整性。例如：age=int(input("请输入你的年龄："))ifage<12:print("婴幼儿")elifage>=12andage<18:print("青少年")elifage>=18andage<30:print("成年人")elifage>=30andage<50:

passelse:print("老年人")使用pass语句比使用注释更加优雅。

选择结构

数据结构

·assert语句

又称断言语句，可以看做是功能缩小版的if语句，它用于判断某个表达式的值，如果值为真，则程序可以继续往下执行；反之，Python解释器会报AssertionError错误。格式：assert表达式或者assert表达式[，参数]if表达式==True:程序继续执行else:程序报AssertionError错误

（或者参数）参数：一般为字符串信息

选择结构

数据结构

·assert语句

例如：mathmark=int(input(“请输入数值：”))#断言数学考试分数是否位于正常范围内assert0<=mathmark<=100，“超出范围”#只有当mathmark位于[0,100]范围内，程序才会继续执行print("数学考试分数为：",mathmark)输出结果：请输入数值：159Traceback(mostrecentcalllast):File"C:\Users\mengma\Desktop\file.py",line3,in<module>assert0<=mathmark<=100，“超出范围”AssertionError：超出范围

选择结构

数据结构

·assert语句

虽然断言是一种快速而简便的触发异常的方式。但是有些情况却并不能使用。1、断言可能会给出错误的异常类型2、当使用-o标识时，执行了断言会导致代码被彻底中断。（-o或-oo优化标识，能够通过变异却不会被执行。）断言的使用场合：1、运行时对程序逻辑的检测2、合约性检查（比如前置条件，后置条件）3、程序中的常量4、检查文档5、防御性的编程

循环结构

数据结构

·range函数Python的内置函数，返回的是一个迭代器。

格式：

range([start,]stop[,step])

1、start：计数从start开始。默认从0开始，可以缺省。

2、stop：计数到stop结束，但不包括stop。不能缺省。

3、step：步长，默认为1。可以缺省。注意：当step不缺省的时，start一定不缺省例如：list(range(5))list(range(0,5))list(range(-5,-1,-1))[0,1,2,3,4][0,1,2,3,4][]

循环结构

数据结构

·range函数

range三个参数的操作和序列的切片操作很类似。

例如：list(range(1,5,2))list(range(-5,-1,2))list(range(-1))list(range(0))list(range(-1,-5))list(range(1,5,-2))list(range(5,1,-2))[1,3][-5,-3][][][][][5,3]

循环结构

数据结构

·while循环语法格式：

while条件表达式：

循环体执行流程：开始循环体表达式结束TrueFalsewhile条件表达式必须添加“:”具体流程为：首先判断条件表达式的值，其值为真（True）时，则执行循环体中的语句，当执行完毕后，再回过头来重新判断条件表达式的值是否为真，若仍为真，则继续重新执行循环体...如此循环，直到条件表达式的值为假（False），才终止循环。

循环结构

数据结构

·while循环num=1a=0whilenum<100:

a+=1num+=1print("a=",a)print("num=",num)例如：输出结果：a=99num=100由左边的例子可知：1、循环体运行了99次2、循环条件的判断执行了100次

循环结构

数据结构

·while循环

Python中，while循环支持else分支。

格式：while<CONDITION>:CODEelse:CODE_ELSE执行流程：开始循环体表达式结束TrueFalse代码块注意：

while的else分支表示当正常退出while循环的时候所执行的代码分支。所谓正常退出，是指不是通过break跳出的情况，也就是正常把所有循环条件轮完的情况，否则程序不执行else分支中的代码块。

循环结构

数据结构

·while循环y=int(input(“请输入值”))x=y//2whilex>1:ify%x==0:print(y,"hasafactor:",x)breakx-=1else:print("yisaprime")print(f'y={y}')例如：（判断一个数(如下面的y)是否是质数）输出结果：请输入值：17yisaprimey=17请输入值：16yhasafactor:8y=16

循环结构

数据结构

·for循环语法格式：

for迭代变量in<Sequence>：

代码块执行流程：开始循环体序列中是否有项结束有没有1、迭代变量用于存放从序列类型变量中读取出来的元素，所以一般不会在循环中对迭代变量手动赋值；2、代码块指的是具有相同缩进格式的多行代码（和while一样），由于和循环结构联用，因此代码块又称为循环体。3、Sequence：字符串、列表、元组、字典、集合取下一项

循环结构

数据结构

·for循环print("计算1+2+...+100的结果为：")#保存累加结果的变量result=0foriinrange(101):result+=iprint(result)例如：输出结果：计算1+2+...+100的结果为：5050由左边的例子可知：1、迭代变量取值为：0~1002、range为迭代：0~100

循环结构

数据结构

·for循环语法格式：

for迭代变量in<Sequence>：CODEelse:CODE_ELSE执行流程：开始循环体序列中是否有项结束有没有

每次迭代时，for从序列中取一个元素赋值给控制变量i，下一轮迭代取下一个元素再赋值给i。和其它语言不太一样，for中的控制变量不会在for循环完后消失，它会保持最后一个被迭代的元素值。

原因：python中for不算是代码块，也就是说没有自己的名称空间。取下一项代码块for循环中的else分支和while循环中的功能是一样的

循环结构

数据结构

·for循环foriin'Python':print(i)例如：遍历一个字符串例如：遍历一个列表L=["aa","bb","cc"]foriinL:print(i)例如：遍历一个元组L=（"aa","bb","cc"）foriinL:print(i)例如：遍历一个集合L={1,3,8}foriinL:print(i)Pythonaabbccaabbcc813a=>1b=>2c=>3

循环结构

数据结构

·for循环D={'a':1,'b':2,'c':3}forkeyinD:print(key,"=>",D[key])例如：遍历一个字典，迭代的是key例如：通过keys()迭代字典D={'a':1,'b':2,'c':3}forkeyinD.keys():print(key,"=>",D[key])例如：直接迭代字典的value例如：同时迭代key和valueD={'a':1,'b':2,'c':3}forvinD.values():print(v)D={'a':1,'b':2,'c':3}fork,vinD.items():print(k,v)a=>1b=>2c=>3123a1b2c3

循环结构

数据结构

·for循环L=[1111,2222]foriinL:i+=1print(L)例1：例2：L=[[1],[1,2],[1,2,3]]foriinL:i.append(0)print(L)输出结果：输出结果：[1111,2222][[1,0],[1,2,0],[1,2,3,0]]为什么会出现这样的情况？

循环结构

数据结构

·for循环L=[1111,2222]print(id(L[0]))print(id(L[1]))print("-"*15)foriinL:print(id(i))例如：输出结果：4699009646990128---------------4699009646990128可见，变量i和列表中元素的内存地址是一致的for迭代时，实际上是从可迭代对象中取元素并进行赋值的过程。而且，python中变量赋值是按引用赋值的，所以每次迭代过程中赋值给控制变量的是那个元素的引用，而不是拷贝这个元素并赋值给控制变量。正因为是按引用赋值，所以迭代过程中修改赋值给控制变量i的不可变对象时会创建新对象，从而不会影响原始数据，但如果赋值给i的是可变对象，则修改i会影响原始数据。

循环结构

数据结构

·for循环+range迭代foriinrange(3):print(i)foriin[0,1,2]:print(i)上面两段代码的结果是一样的，但是过程很不一样。

range()返回的是可迭代对象，说明序列数值是需要迭代一个临时生成一个的，也就是说range()从始至终在内存中都只占用一个数值的内存空间。而[0,1,2]则是在内存中占用一个包含3数值元素的列表，然后for从这个列表对象中按照索引进行迭代。通俗地解释下，foriinrange(3)开始迭代的时候，生成一个数值0，第二次迭代再生成数值1，第三次迭代再生成数值2，在第一次迭代的时候，1和2都是不存在的。而[0,1,2]则是早就存在于内存中，for通过list类型编写好的迭代器进行迭代，每次迭代从已存在的数值中取一个元素。

在效率上，使用range()要比直接解析列表要慢一点，但是在内存应用上，range()的方式要比直接解析已存在的列表要好，特别是列表较大的时候。

循环结构

数据结构

·for循环+zip()函数

zip()函数可以将多个序列（列表、元组、字典、集合、字符串以及range()区间构成的列表）中的值一一对应地取出来，然后放进一个元组中。它返回一个可迭代对象，可以直接通过list/set等函数将它们的内容一次性展现出来。格式：zip(iterable,...)例如：L=[1,2]S={'a','b','c','d'}list(zip(S,L))[('d',1),('a',2)]注意：集合是无序的，所以从S中取的元素是随机的。当是其他序列时，它会从多个序列中分别取各序列中第1个元素、第2个元素、...第n个元素，各自组成新的元组。当多个序列中元素个数不一致时，会以最短的序列为准进行压缩

循环结构

数据结构

·for循环+zip()函数例如：L1=[1,2,3,4,5]L2=[11,22,33,44,55,66]L3=[111,222,333]for(x,y,z)inzip(L1,L2,L3):print("%d+%d+%d=%d"%(x,y,z,x+y+z))输出结果：1+11+111=1232+22+222=2463+33+333=369

循环结构

数据结构

·for循环+enumerate()函数

enumerate()函数用于将一个可遍历的数据对象(如列表、元组或字符串)组合为一个索引序列，同时列出数据和数据下标，一般用在for循环当中。格式：enumerate(sequence,[start])

1、sequence：一个序列、迭代器或其他支持迭代对象。

2、start：下标起始位置。默认从0开始。可缺省。例如：seq=['one','two','three']fori,elementinenumerate(seq):print(i,element)输出结果：0one1two2three

循环结构

数据结构

·for循环的陷阱·陷阱一迭代操作是递归到数据对象中去的，而不是根据变量名进行迭代的。也就是说迭代的对象是内存中的数据对象。例1：L=['a','b','c','d','e']foriinL:ifiin"de":L+=["1","2"]print(i,end="")输出结果：abcde1212例2：L=['a','b','c','d','e']foriinL:ifiin"de":L=L+["1","2"]print(i,end="")print()foriinL2:print(i,end="")输出结果：abcdeabcde1212

循环结构

数据结构

·for循环的陷阱·陷阱二迭代一个列表，迭代过程中删除列表元素，达不到预定效果。例如：L=['a','b','c','d','e']foriinL:ifiin"bc":L.remove(i)print(i)print(L)输出结果：b['a','c','d','e']

这个for循环的本意是想删除b、c元素，但结果却只删除了b。通过结果可以发现，c根本就没有被for迭代。

原因是列表的自动内存管理功能造成的，而for循环的迭代没有自动检测，继续运行，从而导致达不到预想效果。有切片法，末尾删除法都可以达到预想结果。

循环结构

数据结构

·for循环的陷阱·陷阱二迭代并修改集合或字典时，一般情况，系统会报错。例1：D={'a':1,'b':2,'c':3,'d':4,'e':5}foriinD:ifiin"bc":delD[i]print(i)print(D)输出结果：bRuntimeError例2：S={'a','b','c','d','e'}foriinS:ifiin"bc":S.remove(i)print(i)print(S)输出结果：bRuntimeError

虽然它们是可变序列，但是它们是以hashkey作为迭代依据的，只要增、删元素，就会导致整个对象的顺序hashkey发生改变，这是编写这两种类型的迭代器时所需要避免的问题。

循环结构

数据结构

·for循环的陷阱·陷阱二迭代并修改集合或字典时，一般情况，系统会报错。例1：D={'a':1,'b':2,'c':3,'d':4,'e':5}foriinD.copy():ifiin"bc":delD[i]print(i)print(D)输出结果：