PYthon语言程序设计课件第3章 程序控制结构

3.1 控制结构概述3.1.1 处理模式【例3-1】生活中的处理现象。生活中很多例子表现出“顺序”、“选择”或“循环”的特征。3.1.2 算法的结构化表示1.传统流程图3.1.2 算法的结构化表示图3‑3例3-1的传统流程图表示3.1.2 算法的结构化表示2.N-S流程图图3‑4N-S流程图表示的三种处理模式3.1.2 算法的结构化表示图3‑5例3-1的N-S流程图表示3.1.3 算法的语言表示【例3-4】任意输入两个整数到变量x、y中，将x、y中的数据交换并输出。

图3‑6例3-4的N-S流程图表示3.1.3 算法的语言表示#liti3-4-1.pyx,y=eval(input('任意输入两个整数(用逗号间隔):'))x,y=y,x#交换x、y的值print('x={0},y={1}'.format(x,y))#liti3-4-2.pyx,y=eval(input('任意输入两个整数(用逗号间隔):'))t=x#用变量t来交换x、y的值x=yy=tprint('x={0},y={1}'.format(x,y))3.2 选择结构选择结构也称为分支结构，用于实现根据条件处理不同的问题。选择结构可分为单分支、双分支、多分支以及嵌套的分支结构等类型。3.2.1 双分支结构双分支结构是一种最常见的分支结构，N-S结构流程图如图3-7所示：

图3‑7双分支结构N-S流程图3.2.1 双分支结构对应的Python语句为：if<条件>:

语句块1else:

语句块2if和else后面的冒号（：）不能少，语句块1和语句块2两个分支都要有一致的缩进当条件为真时，执行语句块1，之后结束if语句当条件为假时，执行语句块2，之后结束if语句3.2.1 双分支结构【例3-5】输入成绩grade，分两种情况考虑，低于60输出“不合格”，60以上输出“合格”。#liti3-5-1.pygrade=eval(input('输入成绩：'))ifgrade<60:print('不合格')else:print('合格')程序运行如下：输入成绩：80合格再次运行该程序：输入成绩：50不合格3.2.1 双分支结构Python提供了一个三元条件运算符，语法为： <表达式1>if<条件>else<表达式2>当条件为真时，该三元表达式的值取表达式1的值，否则取表达式2的值。其实在此处的if…else…不是用于表示选择结构语句，而是作为一种特殊的三元运算符，用于构造一种特殊的表达式。3.2.1 双分支结构例3-5用三元运算符也可如下表示：#liti3-5-2.pygrade=eval(input('输入成绩：'))print('不合格'ifgrade<60else'合格')程序运行如下：输入成绩：80合格再次运行该程序：输入成绩：50不合格3.2.2 单分支结构单分支结构是一种特殊的选择结构，流程图如下：图3‑8单分支结构N-S流程图3.2.2 单分支结构对应的Python语句为：if<条件>:

语句块if后面的冒号（：）不能少，语句块要有缩进当条件为真时，执行语句块，之后结束if语句3.2.2 单分支结构#liti3-6.pygrade=eval(input('输入成绩：'))if0<=grade<60:print('差')if60<=grade<70:print('中')if70<=grade<80:print('良')if80<=grade<=100:print('优')程序运行如下：输入成绩：50差【例3-6】输入成绩grade，对成绩分四种情况考虑，若成绩在[0,60)，输出“差”；成绩在[60,70)，输出“中”；成绩在[70,80)，输出“良”；成绩在[80,100]，输出“优”。3.2.3 多分支结构多分支结构的语法格式如下：if<条件1>:

语句块1elif<条件2>:

语句块2……elif<条件n-1>:

语句块n-1[else:

语句块n]多分支结构的N-S图3.2.3 多分支结构#liti3-7-1.pygrade=eval(input('输入成绩：'))if0<=grade<60:print('差')elif60<=grade<70:print('中')elif70<=grade<80:print('良')elif80<=grade<=100:print('优')输入成绩：10差输入成绩：65中输入成绩：75良输入成绩：83优输入成绩：96优输入成绩：100优输入成绩：120>>>【例3-7】输入成绩grade，对成绩分四种情况考虑，若成绩在[0,60)，输出“差”；成绩在[60,70)，输出“中”；成绩在[70,80)，输出“良”；成绩在[80,100]，输出“优”。3.2.3 多分支结构#liti3-7-2.pygrade=eval(input('输入成绩：'))if0<=grade<60:print('差')elifgrade<70:print('中')elifgrade<80:print('良')else:print('优')输入成绩：-5中输入成绩：10差输入成绩：65中输入成绩：75输入成绩：100优输入成绩：120优【例3-7】

方法二。3.2.3 多分支结构#liti3-7-3.pygrade=eval(input('输入成绩：'))ifgrade<0orgrade>100:print("数据输入有误")elifgrade<60:print('差')elifgrade<70:print('中')elifgrade<80:print('良')else:print('优')输入成绩：-5数据输入有误输入成绩：10差输入成绩：65中输入成绩：75输入成绩：100优输入成绩：120数据输入有误【例3-7】

方法三增加一个条件对边界数据进行判断，使得程序更健壮！！！3.2.4 嵌套分支结构if<条件1>:……if<条件2>:

语句块2[else:

语句块3]……else:……if<条件4>:

语句块4[else:

语句块5]……嵌套的分支结构N-S图3.2.4 嵌套分支结构#liti3-8-1.pygrade=eval(input('输入成绩：'))if0<=grade<=100:ifgrade<60:print('差')elifgrade<70:print('中')elifgrade<80:print('良')else:print('优')else:print('成绩错误')程序运行如下：输入成绩：-5成绩错误输入成绩：110成绩错误输入成绩：88优【例3-8】对例3-7用嵌套的分支结构实现既强健又简洁的程序3.2.4 嵌套分支结构#liti3-8-2.pygrade=eval(input('输入成绩：'))if0<=grade<=100:ifgrade<60:print('差')else:ifgrade<70:print('中')else:ifgrade<80:print('良')else:print('优')else:print('成绩错误')程序运行如下：输入成绩：-5成绩错误输入成绩：110成绩错误输入成绩：88优【例3-8】方法二3.2.5 选择结构综合举例#liti3-9-1.pya=int(input('a='))b=int(input('b='))c=int(input('c='))ifa<b:a,b=b,aifa<c:a,c=c,aifb<c:b,c=c,bprint(“降序结果:”,a,b,c)程序运行如下：a=3b=8c=5降序结果:853【例3-9】任意输入三个整数a、b、c，按从大到小降序排列。（方法一）3.2.5 选择结构综合举例#liti3-9-2.pya=int(input('a='))b=int(input('b='))c=int(input('c='))a,b,c=sorted([a,b,c],reverse=True)print('降序结果:',a,b,c)程序运行如下：a=3b=8c=5降序结果:853【例3-9】任意输入三个整数a、b、c，按从大到小降序排列。（方法二）3.2.5 选择结构综合举例#liti3-10-1.pyy=int(input('输入年份:'))if(y%400==0):print('是闰年')elif(y%4==0andy%100!=0):print('是闰年')else:print('不是闰年')#liti3-10-2.pyy=int(input('输入年份:'))if(y%4==0andy%100!=0)or(y%400==0):print('是闰年')else:print('不是闰年')【例3-10】输入年份，判断是否为闰年。符合以下两个条件中的任何一个都是闰年：①能被400整除；②能被4整除但不能被100整除。3.2.5 选择结构综合举例#liti3-11-1.pya,b,c=eval(input('输入三条边(逗号间隔)：'))ifa+b>canda+c>bandb+c>a:ifa==b==c:print('等边三角形')elifa==bora==corb==c:print('等腰三角形')elifa**2+b**2==c**2ora**2+c**2==b**2orb**2+c**2==a**2:print('直角三角形')else:print('普通三角形')else:print('不能构成三角形')#liti3-11-2.pya,b,c=sorted(eval(input('输入三条边(逗号间隔)：')))ifa+b>c:ifa==c:print('等边三角形')elifa==borb==c:print('等腰三角形')elifa**2+b**2==c**2:print('直角三角形')else:print('普通三角形')else:print('不能构成三角形')【例3-11】输入三角形的三条边，判断其构成的是等边三角形、等腰三角形、直角三角形，或普通三角形。3.3 循环控制结构循环即往复回旋，指事物周而复始地运动或变化。在程序设计中，通过循环，可以使一组语句重复执行多次。在Python语言中通过for或while可以实现循环控制。3.3.1 while循环语句在Python中，while循环语句的语法格式如下：while循环条件:

循环体语句while循环语句的执行过程是：①计算循环条件，若条件为真，则转步骤②执行；否则结束循环。②执行循环体语句，执行完后转步骤①继续执行。图3‑11while执行流程图3.3.1 while循环语句#liti3-12.pysum=0i=2whilei<100:sum+=ii=i+2print("2+4+..+%d=%d"%(i-2,sum))在本例中请读者思考下面3个问题：①while后面的循环条件能否改为i<=100？②在print输出中，为什么用i-2，而不是i？③在程序liti3-12.py中使用循环变量i，从2遍历到98，如果要让循环变量i从98开始遍历到2，上述程序应如何修改？【例3-12】用while循环语句，编程求100以内（不包括100）的偶数和。3.3.1 while循环语句#liti3-13.pyrate=2.75bal=10000year=0whilebal<20000:year=year+1bal=bal+bal*rate/100print("year=%d,bal=%.2f"%(year,bal))【例3-13】小明现有10000元可以进行理财，准备存入银行。目前银行三年以上的定期年利率是2.75%，假设利率不变，可以利滚利，问至少存多少年后小明的账户余额可以翻倍？3.3.1 while循环语句使用while循环语句设计程序，需要注意以下事项：①在进入循环前要给循环控制变量赋初值，如例3-12中的i和例3-13中的bal。一般来说，循环变量的初值是循环开始的值，循环条件是用循环变量与终值进行比较。②在循环体内至少要有一条语句能够改变循环变量的值，使之趋向循环结束条件，否则，循环将永远不会结束，把永远不会结束的循环称之为“死循环”。③在格式上，循环条件后面一定要有冒号“:”，循环体语句一定要进行缩格，循环结束后的第一条语句一定要与while对齐，否则程序运行时会出错。3.3.2 for循环语句Python中的for循环语句用于遍历可迭代对象中的每一元素，并根据当前访问的元素做数据处理，其语法格式如下：for变量in可迭代对象:

循环体语句for循环语句的执行过程是：依次取可迭代对象中的每一个元素的值，如果有，取出赋给变量，执行循环体语句，否则循环结束。3.3.2 for循环语句for循环语句的执行过程可用图3-14表示3.3.2 for循环语句#liti3-14.pysum=0foriinrange(2,100,2):sum+=iprint("2+4+..+%d=%d"%(i,sum))程序运行结果为：2+4+..+98=2450#liti3-12.pysum=0i=2whilei<100:sum+=ii=i+2print("2+4+..+%d=%d"%(i-2,sum))程序运行结果为：2+4+..+98=2450【例3-14】分别用for和while循环语句，编程求100以内（不包括100）的偶数和。3.3.2 for循环语句#liti3-15.pyprint("华氏温度\t摄氏温度")forFinrange(0,101,10):C=5/9*(F-32)print("%d\t\t%0.2f"%(F,C))华氏温度 摄氏温度0 -17.7810 -12.2220 -6.6730 -1.1140 4.4450 10.0060 15.5670 21.1180 26.6790 32.22100 37.78【例3-15】已知华氏温度与摄氏温度之间的转换关系是：C=(5/9)*(F-32)其中F为华氏温度，C为摄氏温度。编写程序，分别显示华氏温度0,10,20，..，100与摄氏温度的对照表。3.3.2 for循环语句程序代码如下：#liti3-16.pylist1=["Python","C++","Basic","Java"]forlsinlist1:#遍历列表list1中的每一个元素print(ls)程序运行结果为：PythonC++BasicJava【例3-16】已知list1=["Python","C++","Basic","Java"]，用for循环实现，一行输出一个元素。3.3.2 for循环语句使用for循环语句设计程序，需要注意以下事项：

①可迭代对象可以是列表、元组、字符串、集合和字典等序列数据，也可以是range等可迭代函数。如果是字典，每次遍历时获取的是元素的键，通过键可以再获取元素的值。②在格式上，for后面一定要有冒号“:”，循环体语句一定要进行缩格，循环结束后的第一条语句要与for对齐，否则程序运行时会出错。3.3.3 break语句break语句用于跳出for循环或while循环，转到循环后的第一条语句去执行。如果break用在多重循环中，则break语句只能跳出它所在的本层循环。其语法格式为： break3.3.3 break语句【例3-17】从键盘输入一个正整数n，判断n是否是素数。素数是指只能被1和它本身整除的数。可以使用反证法，用变量i遍历2..n-1，若n能被某个i整除，则说明n不是素数，提前结束循环，此时i一定小于n，输出“不是素数”，否则输出“是素数”。#liti3-17.pyn=int(input("请输入一个正整数:"))foriinrange(2,n+1):ifn%i==0:

#如果n能被i整除break#说明n不是素数，跳出循环，此时i小于nifi<n:print("%d不是素数!"%n)else:print("%d是素数!"%n)3.3.4 continue语句continue语句用于结束本次循环并开始下一次循环，对于多重循环情况，continue语句作用于它所在的本层循环。【例3-18】先阅读下列程序代码。程序代码如下：#liti3-18.pysum=0whileTrue:

n=eval(input('请输入一个整数(输入0结束程序):'))ifn==0:breakifn%3!=0:continuesum+=nprint("sum=%d"%sum)3.3.5 else语句在Python语言中，for循环和while循环可以有else分支语句。当for循环已经遍历完可迭代对象中的所有元素或while循环的条件为False时，就会执行else分支中的语句。也是就说，在for循环或while循环中，只要不是执行到break语句而退出循环的，如果有else语句，就要执行else分支语句块。3.3.5 else语句带else分支的for循环的语法格式如下：for变量in可迭代对象:

循环体语句else:

分支语句块带else分支的while循环的语法格式如下：while循环条件:

循环体语句else:

分支语句块3.3.5 else语句#liti3-19.pyn=int(input("请输入一个正整数:"))foriinrange(2,n):ifn%i==0:print("%d不是素数!"%n)breakelse:print("%d是素数!"%n)程序运行结果如下：请输入一个整数：1616不是素数！再运行一次：请输入一个整数：3737是素数!【例3-19】从键盘输入一个正整数，判断该数是否是素数。用带else分支的语句改写例3-17中的程序代码。3.3.6 多重循环结构在循环程序设计中，如果一个循环完全包含在另一个循环里面则称之为循环嵌套，也称多重循环。for循环和while循环可以相互嵌套，利用循环嵌套，可以实现更复杂的程序设计。3.3.6 多重循环结构#liti3-20-3.pyforiinrange(1,10):forjinrange(1,10):print("%d*%d=%d"%(i,j,i*j),end='\t')#在每个制表位上输出一个等式，不换行print()#输完了一行9个等式后换行3.3.6 多重循环结构上述程序运行后的结果为：1*1=1 1*2=2 1*3=3 1*4=4 1*5=5 1*6=6 1*7=7 1*8=8 1*9=9 2*1=2 2*2=4 2*3=6 2*4=8 2*5=10 2*6=12 2*7=14 2*8=16 2*9=18 3*1=3 3*2=6 3*3=9 3*4=12 3*5=15 3*6=18 3*7=21 3*8=24 3*9=27 4*1=4 4*2=8 4*3=12 4*4=16 4*5=20 4*6=24 4*7=28 4*8=32 4*9=36 5*1=5 5*2=10 5*3=15 5*4=20 5*5=25 5*6=30 5*7=35 5*8=40 5*9=45 6*1=6 6*2=12 6*3=18 6*4=24 6*5=30 6*6=36 6*7=42 6*8=48 6*9=54 7*1=7 7*2=14 7*3=21 7*4=28 7*5=35 7*6=42 7*7=49 7*8=56 7*9=63 8*1=8 8*2=16 8*3=24 8*4=32 8*5=40 8*6=48 8*7=56 8*8=64 8*9=72 9*1=9 9*2=18 9*3=27 9*4=36 9*5=45 9*6=54 9*7=63 9*8=72 9*9=81 3.3.6 多重循环结构该九九乘法表是沿对角线对称的，如果只需要输出沿对角线以下的乘法等式，即要输出如下的九九乘法表，程序应如何修改，请读者自行完成。1*1=1 2*1=2 2*2=4 3*1=3 3*2=6 3*3=9 4*1=4 4*2=8 4*3=12 4*4=16 5*1=5 5*2=10 5*3=15 5*4=20 5*5=25 6*1=6 6*2=12 6*3=18 6*4=24 6*5=30 6*6=36 7*1=7 7*2=14 7*3=21 7*4=28 7*5=35 7*6=42 7*7=49 8*1=8 8*2=16 8*3=24 8*4=32 8*5=40 8*6=48 8*7=56 8*8=64 9*1=9 9*2=18 9*3=27 9*4=36 9*5=45 9*6=54 9*7=63 9*8=72 9*9=813.3.6 多重循环结构【例3-21】编程，已知primelist=[]，求100到200之间（包括100，不包括200）的所有素数，并把素数添加到列表primelist中去，输出该列表及列表的和。在例3-19中，已经知道了如何判断一个数是素数了，现在要判断100到200之间所有数是否是素数，只要在判断素数的代码外面再加上一层循环即可。上述程序的运行结果为：[101,103,107,109,113,127,131,137,139,149,151,157,163,167,173,179,181,191,193,197,199]sum=3167#liti3-21.pyprimelist=[]n=100whilen<200:foriinrange(2,n):ifn%i==0:break#跳出循环，转到n=n+1执行else:primelist.append(n)#是素数，添加到列表n=n+1print(primelist)print("sum=%d"%sum(primelist))3.3.7 循环结构综合举例利用循环结构来解决实际问题，常采用两种方法，一是迭代法，另一是穷举法。1. 迭代法迭代法也称辗转法，是一种不断用变量的原值递推新值的过程。类似数列中的通项。迭代算法是用计算机解决问题的一种基本方法，它利用计算机运算速度快、适合做重复性操作的特点，让计算机对一组语句进行重复执行，在每次执行这组语句时，都从变量的原值推出它的一个新值。利用迭代算法解决问题，需要做好以下三个方面的工作：①确定迭代变量；②建立迭代关系式；③对迭代过程进行控制；1. 迭代法迭代过程的控制又通常可分为两种情况：①一种是所需的迭代次数是个确定的值，可以计算出来；②另一种是所需的迭代次数无法确定。1. 迭代法

1. 迭代法程序代码如下：#liti3-22.pyscore=450r=0.001day=0whilescore<=640:day=day+1score=score*(1+r)print("%ddayslate,score=%.1f"%(day,score))程序运行结果为：353dayslate,score=640.42. 枚举法枚举法，又称穷举法。是利用计算机运算速度快、精确度高的特点，对要解决问题的所有可能情况，一个不漏地进行检验，从中找出符合要求的答案，因此枚举法是通过牺牲时间来换取答案的全面性的没有办法的办法。采用枚举算法解题的基本思路：①确定枚举对象、枚举范围和判定条件；②枚举可能的解，验证是否是问题的解。2. 枚举法#liti3-23.pyprint("Cock\tHen\tChicken")foriinrange(1,20):forjinrange(1,33):k=100-i-jif15*i+9*j+k==300:print("%d\t%d\t%d"%(i,j,k))上述程序运行结果如下：Cock Hen Chicken4 18 788 11 8112 4 843.4 异常处理结构异常是指程序在运行过程中出现的错误而产生的信号。一般情况下，出现了异常，程序将停止运行，程序崩溃，并抛出异常信息，告诉用户出错的原因。异常处理就是为了保证程序的稳定性和容错性，在可能发生异常的程序段加上异常处理结构，捕获异常并对其进行处理，从而使得程序不会因为出现异常而意外停止程序的运行。3.4.1 异常的分类程序的异常主要有两种，一种是语法错误，另一种是逻辑错误。3.4.1 异常的分类异常名称描述AttributeError当访问一个属性失败时引发该异常ImportError当导入一个模块失败时引发该异常IndexError当访问序列数据的下标越界时引发该异常KeyError当访问一个映射对象（如字典）中不存在的键时引发该异常MemoryError当一个操作使内存耗尽时引发该异常NameError当引用一个不存在的标识符时引发该异常OverflowError当算术运算结果超出表示范围时引发该异常RuntimeError当产生其他所有类别以外的错误时引发该异常StopIteration当迭代器没有下一个可获取的元素时引发该异常3.4.1 异常的分类异常名称描述TabError当使用不一致的缩进方式时引发该异常TypeError当传给操作或函数的对象类型不符合要求时引发该异常UnboundLocalError引用未赋值的局部变量时引发该异常ValueError当内置操作或函数接收到的参数具有正确类型、但不正确的值时引发该异常ZeroDivisionError当除法或求模运算的第2个操作数为0时引发该异常FileNotFoundError当要访问的文件或目录不存在时引发该异常FileExistsError当要创建的文件或目录已存在时引发该异常3.4.2 try…except…语句语法格式如下：try:<可能引发异常的程序代码>except[<异常名称11>[,<异常名称12>[,<异常名称13>[,…]]]]:<处理异常的代码1>[except[<异常名称21>[,<异常名称22>[,<异常名称33>[,…]]]]:<处理异常的代码2>…]执行该段程序，若没有异常，则执行完后，结束try语句的执行，转到其后的语句继续运行。若在执行该段代码时触发了异常，则用触发异常产生的异常名称依次与except后面提供的异常名称进行比对，若为同一名称，则运行其后的“处理异常的代码”若产生的异常名称与第一个except中的异常名称不同，则依次与后面的except中的异常名称比对，若相同，则执行其后的处理异常的代码，否则还会抛出异常3.4.2 try…except…语句【例3-24】多次运行下列程序，观察程序运行结果。#liti3-24.pyx,y=eval(input("输入两个整数(suchas5,3):"))try:ifx>y:z=x/yelse:z=y/Xprint("z={0:.3f}".format(z))exceptZeroDivisionError:print("产生除零异常，退出程序！")print("TheEnd!")第一次运行：输入两个整数(suchas5,3):5,3z=1.667TheEnd!第二次运行：输入两个整数(suchas5,3):5,0产生除零异常，退出程序！TheEnd!第三次运行：输入两个整数(suchas5,3):3,5Traceback(mostrecentcalllast):File"D:/myPython/liti3-24.py",line7,in<module>z=y/XNameError:name'X'isnotdefined3.4.2 try…except…语句【例3-26】多次运行下列程序，观察程序运行结果。#liti3-26观察程序运行结果x,y=eval(input("输入两个整数(suchas5,3):"))try:ifx>y:z=x/yelse:z=y/Xprint("z={0:.3f}".format(z))except(ZeroDivisionError,NameError):print("产生异常，退出程序！")print("TheEnd!")【例3-27】多次运行下列程序，观察程序运行结果。#liti3-27.pyx,y=eval(input("输入两个整数(suchas5,3):"))try:ifx>y:z=x/yelse:z=y/Xprint("z={0:.3f}".format(z))except:print("产生异常，退出程序！")print("TheEnd!")3.4.3 try…except…else…语句try…except…else…语句的语法格式如下：try:<可能引发异常的程序代码>except[<异常名称11>[,<异常名称12>[,<异常名称13>[,…]]]]:<处理异常的代码1>[except[<异常名称21>[,<异常名称22>[,<异常名称33>[,…]]]]:<处理异常的代码2>…]else:<没有触发异常执行的代码>else子句是try…except…语句的一个可选项，如果try子句执行时没有触发异常，则在try子句执行完后执行else子句。如果触发了异常，则不会执行else子句。3.4.3 try…except…else…语句【例3