第3单元 流程控制

第3单元控制语句任务3.1选择绘图任务3.2方形炫彩螺任务3.3嵌套螺旋线学习目标知识目标技能目标素质目标掌握if语句的多种语法结构和嵌套使用方法。掌握for和while循环语句的语法结构。掌握循环语句的嵌套使用方法。掌握break、continue语句的用法和区别。能写出符合语法要求的if、if-else、if-elif-else语句。能结合具体应用情景，写出符合语法要求的if嵌套语句。能结合具体应用情景，写出符合语法要求的for、while循环语句。能结合具体应用情景，写出符合语法要求的循环嵌套语句。能运用break、continue语句控制循环程序。引导学习者提高规范编程的思想意识。培养学习者考虑周全、精益求精的工匠精神。培养学习者创新意识和创造能力。培养学习者团队意识和沟通能力。教学内容任务3.1选择绘图一、任务描述

使用海龟作图库turtle绘制图形。在对话框中输入1则绘制红色的正方形，输入2则绘制绿色的圆形，输入3则绘制蓝色的三角形，输入4则绘制一只橙色的海龟，如果输入其他数据则提示“选择错误！”。

二、相关知识datetime库包含date、time、datetime、timedelta、timezone、tzinfo等类，内置许多与日期和时间相关的函数。1.datetime库序号类名称描述类型1MAXYEAR9999，指能支持的最大年份int2MINYEAR1，指能支持的最小年份int3date表示日期的类，常用的属性有year、month、daytype4datetime表示日期时间的类，常用的属性有hour、minute、second、microsecondtype5time表示时间的类type6timedelta表示时间间隔的类，即两个时间点的间隔。可以做天、小时、分钟、秒、毫秒、微秒的时间间隔计算type7timezone表示时区的类type8tzinfo表示时区的相关信息的类type二、相关知识(1)创建基于date、time、datetime三个类的对象：importdatetimedate_sample=datetime.date(2021,7,20)#年,月,日time_sample=datetime.time(12,20,33)#时,分,秒datetime_sample=datetime.datetime(2021,7,20,12,20,33)#年,月,日,时,分,秒(2)获取当前时间fromdatetimeimportdatetimenow=datetime.now() #获取当前日期和时间print(now.year) #输出年print(now.month) #输出月print(now.day) #输出日print(now.hour) #输出时print(now.minute) #输出分print(now.second) #输出秒二、相关知识(3)计算时间间隔delta1=datetime(2022,6,30,20)-datetime(2022,2,2,1)print(delta1)print(type(delta1))(4)转换字符串stamp=datetime(2022,6,22,10,56,50)print(str(stamp))#输出强制转换后的字符串#格式化转换字符串print(stamp.strftime("%Y/%m/%d%H:%M:%S"))print(stamp.strftime("%Y-%m-%d%H:%M:%S"))print(stamp.strftime("%Y/%m/%d"))print(stamp.strftime("%Y-%m-%d"))2.条件语句程序中的语句默认自上而下顺序执行。流程控制意指在程序执行时，通过一些特定的指令更改程序中语句的执行顺序，使程序产生跳跃、回溯等现象。二、相关知识

程序开发中经常会用到条件判断，比如，用户登录时需判断用户名和密码是否全部正确，进而决定用户是否能够成功登录。类似这种需求的功能，都可以使用if语句实现。二、相关知识if单分支双分支多分支if-elseif-elif-elseif语句可使程序产生分支，根据分支数量的不同，if语句分为单分支、双分支和多分支语句。二、相关知识if条件表达式：

代码块if语句由if关键字、条件表达式和代码块三部分组成，它根据表达式的判断结果选择是否执行相应的代码块。二、相关知识if关键字可以理解为“如果”，当条件表达式的值为True时，则执行代码块。二、相关知识importdatetime#导入datetime库IDNumber= #身份证号码year=datetime.date.today().year #获取当前日期的年份age=year-int(IDNumber[6:10]) #当前年份减去出生年份为年龄ifage>=18: #如果年龄大于或等于18，则输出成年人print("成年人")if条件表达式：

代码块1else:

代码块2if-else语句产生两个分支，可根据条件表达式的判断结果选择执行哪一个分支。二、相关知识如果if条件表达式结果为True，则执行代码块1；如果条件表达式结果为False，则执行代码块2。二、相关知识importdatetime#导入datetime库IDNumber= #身份证号码year=datetime.date.today().year #获取当前日期的年份age=year-int(IDNumber[6:10]) #当前年份减去出生年份为年龄ifage>=18: #如果年龄大于或等于18，print("成年人")#则输出成年人，否则输出未成年人else:print("未成年人")if条件表达式1：

代码块1elif条件表达式2:

代码块2elif条件表达式3:

代码块3elif条件表达式n-1:

代码块n-1else:

代码块n如果程序需要处理多种情况，那么可以使用if-elif-else语句。二、相关知识若条件表达式1的结果为True，则执行代码块1；若条件表达式2的结果为True，则执行代码块2，以此类推，若else前面的条件表达式结果都为False，则执行代码块n。二、相关知识importdatetime#导入datetime库IDNumber= #身份证号码year=datetime.date.today().year #获取当前日期的年份age=year-int(IDNumber[6:10]) #当前年份减去出生年份为年龄ifage>18: #如果年龄大于18，则输出成年人print("成年人")elifage==18: #如果年龄等于18，则需进一步处理print("是否成年还需要对比出生月份和日期")else: #如果年龄小于18，则为未成年人print("未成年人")3.条件结构的嵌套if语句可以嵌套if语句，根据对齐格式来确定if语句之间的逻辑关系。二、相关知识if条件表达式1：

if条件表示式2：#if嵌套

代码块1else：

代码块2else：

代码块3二、相关知识importdatetime #导入datetime库IDNumber=#身份证号码year=datetime.date.today().year#获取当前日期的年份age=year-int(IDNumber[6:10])#当前年份减去出生年份为年龄ifage>18:#如果年龄大于18，则输出成年人print("成年人")elifage==18: #如果年龄等于18，则需进一步处理month1=datetime.date.today().month#获取当前日期的月份month2=int(IDNumber[10:12])#获取身份证中的月份month=month1-month2;ifmonth>0: #如果当前月份比身份证上的月份大，则输出成年人print("成年人")elifmonth==0:#当前月份与身份证上的月份相同，则进一步处理day1=datetime.date.today().day#获取当前日期的日期day2=int(IDNumber[12:14]) #获取身份证中的日期day=day1-day2;ifday>=0:#如果当前日期比身份证上的日期大或相等，则输出成年人print("成年人")else:#当前日期比身份证上的日期小，则输出未成年人print("未成年人")else:#当前月份比身份证上的月份小，则输出未成年人print("未成年人")else:#如果年龄小于18，则输出未成年人print("未成年人")4.相关turtle库函数说明turtle.shape(shape)：设置海龟的形状，参数值有“arrow”“turtle”“circle”“square”“triangle”“classic”等，默认值为“classic”。turtle.shapesize(stretch_wid=None,stretch_len=None,outline=None)：设置形状拉伸大小和轮廓线。turtle.stamp()：在海龟当前位置印制一个海龟形状。turtle.clearstamps(n=None)：删除全部或前/后n个海龟印章。如果n为None，则删除全部印章，如果n>0，则删除前n个印章，否则删除后n个印章。二、相关知识三、任务分析turtle库中的shape()函数可以设置海龟的形状，可以通过改变海龟形状得到正方形、圆形、三角形及海龟的图形。可以使用shapesize()函数设置形状的大小，使用stamp()函数在画笔当前位置印制一个与海龟形状相同的图形，使用numinput()函数设置输入选项。四、任务实现（1）在PyCharm中，选择“File”→“NewProject…”，在弹出的对话框中将项目命名为“chapter03”，单击“Create”按钮，创建新项目。（2）在PyCharm中，右击左侧列表中的项目名称“chapter03”，选择“New”→“PythonFile”，在弹出的对话框中将文件命名为“3-1选择绘图.py”，按“Enter”键，进入代码编辑界面。（3）在新文件中指定文件编码为UTF-8，添加文件功能注释。（4）导入turtle库并取别名为t，提示输入选项并设置海龟形状的大小为10。#-*-coding:utf-8-*-"""使用海龟作图库turtle绘制图形，在对话框中输入1则绘制红色的正方形，输入2则绘制绿色的圆形，输入3则绘制蓝色的三角形，输入4则绘制一只橙色的海龟，如果输入其他数据则提示

"选择错误！"。"""importturtleast#导入库#提示输入选项，并记录输入选项的值shape=t.numinput('绘图','请选择：1--正方形2--圆形3--三角形4--海龟')t.shapesize(10)#设置海龟形状大小四、任务实现（5）使用条件语句，根据输入的选项值绘制不同的形状：先设置画笔的形状，然后设置颜色，最后使用盖印章命令绘制图形。ifshape==1:#如果选项为1，则设置形状为正方形、颜色为红色，盖印章t.shape('square')t.color('red')t.stamp()elifshape==2:#如果选项为2，则设置形状为圆形、颜色为绿色，盖印章t.shape('circle')t.color('green')t.stamp()elifshape==3:#如果选项为3，则设置形状为三角形、颜色为蓝色，盖印章t.shape('triangle')t.color('blue')t.stamp()elifshape==4:#如果选项为4，则设置形状为海龟形状、颜色为橙色，盖印章t.shape('turtle')t.color('orange')t.stamp()else:#如果选项为其他数据，则隐藏形状，输出文字t.hideturtle()t.write('选择有误',font=('Arial',20,'normal'))t.mainloop()任务3.2方形炫彩螺一、任务描述海龟作图库turtle可以用于绘制漂亮的图形，可结合循环语句绘制绚丽的螺旋线，如图所示。其中（a）中的线条为红色，线条转折的角度为90°；（b）中的颜色为蓝色，线条转折的角度发生了变化；（c）中的颜色是渐变的，可尝试使用for和while两种循环语句编写。while条件表达式：

代码块while循环是一个条件循环语句，当条件满足时重复执行代码块，直到条件不满足为止。二、相关知识1.while循环语句首先判断条件表达式的结果是否为True，若结果为True执行while循环中的代码块，然后再次判断条件表达式的结果是否为True，若结果仍为True，则再次执行代码块...直至条件表达式的结果为False时结束循环。二、相关知识s=0 #s存放累加和n=1 #n存放累加项whilen<=100: #循环条件s+=n #循环体，实现累加求和n+=1 #循环体，实现循环条件n加1print("1+2+3+…+100=",s)例如：用while循环语句计算1+2+3+…+100的和for循环语句通常用在已知重复执行次数的循环中，for循环可以遍历任何序列，如一个列表或者一个字符串，针对序列中的每个元素运行一次循环体。for目标变量in序列对象：

代码块

二、相关知识2.for循环语句序列对象除了已经学过的字符串外，还包括列表、元组、字典、集合等。str="Whatwesharetodaymaygiveparentsnewinspiration."count=0 #记录a的数目的变量forcinstr: #依次从字符串中获取字符ifc=='a': #如果获取的字符为a，则数目加1count+=1print("字符串str中含有",count,"个a！")二、相关知识(1)for循环遍历序列例如，计算一个字符串中含有几个字符afor循环range()函数可生成一个左闭右开的整数范围。foriinrange(3):print("Hello")foriinrange(起始值，结束值，步长):

执行语句(2)for循环与range()函数搭配foriinrange(1,3):print("Hello")foriinrange(1,9,2):print("Hello")for循环

例如：输入10个数，求出其中的最大数和最小数。x=int(input("请输入数字：")) #输入第一个数max=min=x #将第一个数赋给记录最大值和最小值的变量foriinrange(1,10): #循环9次

x=int(input("请输入数字：")) #输入一个数字

ifx>max: #比最大值大，将新输入的数赋给最大值

max=x

elifx<min: #比最小值小，将新输入的数赋给最小值

min=xprint("max={0},min={1}".format(max,min))for循环

例如：输出100以内的3的倍数，每行显示10个数，并计算它们的和s=0 #存储和的变量count=0 #记录3的倍数的数目forninrange(0,100,3): #从0开始至99结束，步长为3

print(n,end='\t') #输出3的倍数，不换行

count+=1 #数目加1

if(count%10==0): #输出10个数后换行

print()

s+=n #3的倍数的累加和print("\n100以内3的倍数数字之和为：",s)turtle.pencolor(color)：没有参数传入，返回当前画笔颜色；传入参数表示设置画笔颜色，其值可以是字符串如“green”“red”等，也可以是RGB三元组。turtle.colormode(mode)：用于返回颜色模式或将其设置为1.0或255。参数mode默认为1，即RGB取值范围为0～1，如果设置为255，则RGB取值范围为0～255。turtle.pensize(n)：设置画笔宽度，默认为1。turtle.tracer(n,delay)：用于打开或关闭绘图动画，并设置更新图纸的延迟时间。二、相关知识3.相关turtle函数说明三、任务分析分析图（a），从中心点开始绘制一条线段，向左旋转90°，再绘制一条略长的线段，再旋转90°，以此类推。图（b）在图（a）的基础上修改了旋转角度，从外围的线条可以看出基本上属于四边形，旋转角度略大于90°。图（c）的颜色是渐变的，在编码过程中不能设置固定的线条颜色。三、任务分析

在第1单元中我们安装了第三方库coloradd，该库中的coloradd()函数可以对三原色的颜色进行改变，格式为coloradd(三原色,增量)，可以通过循环语句逐渐改变三原色实现颜色渐变效果。方形炫彩螺的线条没有缝隙，这可以通过增加画笔宽度，减少每次线条增加的长度来实现。四、任务实现（1）在PyCharm中，右击左侧列表中的项目名称“chapter03”，选择“New”→“PythonFile”，在弹出的对话框中将文件命名为“3-2彩色螺旋线.py”，按“Enter”键，进入代码编辑界面。（2）新建Python文件，导入turtle库，设置窗体大小和画笔颜色。（3）绘制图（a）。按照任务分析中的思路，先绘制一条2个单位长度的线段，向左旋转90°，再绘制一条增加2个单位长度的线段，再向左旋转90°，依次类推，循环绘制80条线段，完成图（a）的绘制。importturtleastt.setup(600,400,200,100)#设置窗体大小为600×400，窗体左上角在屏幕的(200,100)位置t.pencolor('red')forninrange(80): #循环80次，从0开始

t.forward(2+2*n) #线段长度从2开始，依次增加2

t.left(90) #旋转90°t.mainloop()四、任务实现（4）将步骤（2）中的颜色设置为蓝色，步骤（3）中的旋转角度设置为91°，代码作如下修改，再次运行，绘制出图（b）。t.pencolor('red')

t.pencolor('blue’)t.left(90)

t.left(91)（5）新建Python文件，取名为“3-2方形炫彩螺.py”，导入turtle、coloradd库，标题为“方形炫彩螺”，颜色模式为255，定义颜色color变量并设置初始值为青色(0,255,255)，将画笔宽度设置为8。importturtleimportcoloraddturtle.title('方形炫彩螺') #设定标题turtle.colormode(255) #设定颜色模式color=(0,255,255) #青色元组turtle.pensize(8) #画笔宽度四、任务实现（6）使用for循环配合range()绘制炫彩螺，循环的次数越多，色彩越丰富，在此设置为循环800次。循环次数多，绘制速度会很慢，可以使用turtle.tracer()关闭动画并且设置刷新屏幕的时间以实现更好的视觉效果。循环体内，每次移动i/2，旋转角度也适当减小，不需要每次循环都改变颜色，可以循环5次改变一次颜色，根据实际情况自行调整。turtle.tracer(10) #每10ms更新一次turtle.hideturtle() #隐藏海龟形状foriinrange(800): #重复800次

turtle.fd(i/2) #移动i/2

turtle.rt(90.2) #右转90.2°

ifi%5==0:

color=coloradd.coloradd(color,0.01)#当是5的整数时让颜色改变一次

turtle.pencolor(color)#画笔颜色turtle.mainloop() #主循环，刷新组件四、任务实现（7）将步骤（6）中的for循环语句改成while循环语句，实现相同的效果。使用while循环需要有循环变量的初始值、退出条件，循环体内需要有循环变量改变的过程，避免出现死循环。turtle.tracer(10) #每10ms更新一次turtle.hideturtle() #隐藏海龟形状i=0 #循环变量初始值，用于记录循环次数whilei<800: #重复800次

turtle.fd(i/2) #移动i/2

turtle.rt(90.2) #右转90.2°

ifi%5==0:

color=coloradd.coloradd(color,0.01)#当是5的整数时让颜色改变一次

turtle.pencolor(color) #画笔颜色

i+=1 #循环变量递增，缺少该句会出现死循环turtle.mainloop() #主循环，刷新组件任务3.3嵌套螺旋线一、任务描述使用turtle库绘制多彩的嵌套螺旋线，在图（a）所示窗口中输入嵌套螺旋线的边数，如果输入的是2则绘制图（b）所示的具有2个分支的螺旋线，如果输入的是3则绘制图（c）所示的具有3个分支的螺旋线，依次类推。(a)(b)(c)(d)(e)二、相关知识For循环嵌套：for循环嵌套是指for循环语句中嵌套while或for循环语句。例如，输出九九乘法表。1.循环嵌套for临时变量1in可迭代对象:

代码块1for临时变量2in可迭代对象:

代码块2foriinrange(1,10):#外循环，用来控制行数forjinrange(1,i+1):#内循环用来控制输出几个算式，与外循环的行数i有关print('{}*{}={}'.format(i,j,i*j),end='\t’)#输出算式print()#内循环结束后换行二、相关知识(2)while循环嵌套：while循环嵌套是指while循环语句中嵌套while或for循环语句。例如，输出九九乘法表。while循环条件1：

代码块1while循环条件2：

代码块2......i=1 #设置外循环的循环变量初始值whilei<10: #外循环，用来控制行数j=1 #设置内循环的循环变量初始值whilej<i+1: #内循环用来控制输出几个算式，与外循环的行数i有关print('{}*{}={}'.format(i,j,i*j),end='\t’)#输出算式j+=1 #内循环变量递增i+=1 #外循环变量递增print() #内循环结束后换行跳出整个循环break语句跳出本次循环continue语句循环语句一般会在执行完所有的情况后自然结束，但是有些情况下需要停止当前正在执行的循环，也就是跳出循环。二、相关知识2.循环控制语句for临时变量in可迭代对象:

执行语句if条件表达式:

代码块break（1）break语句：用于跳出离它最近一级的循环，通常与if语句结合使用，放在if语句代码块中。二、相关知识while条件表达式:

代码块if条件表达式:

代码块breakbreak语句也可以用于while循环，其格式如下所示：二、相关知识二、相关知识例如，判断一串字符串中是否包含数字字符，在使用for循环遍历字符串时，若遍历到数字，使用break语句结束循环。str='我们班有45位同学。'flag=False #设置标记，用于记录是否含有数字，默认不含有forcinstr:print(c,end='') #输出遍历到的字符ifc>='0'andc<='9':print("\nstr字符串中含有数字")flag=True #找到数字后，设置标记变量breakifnotflag: #如果标记变量仍为False，表示没有数字print("str字符串中不包含数字")s=0 #存放累加和foriinrange(1,101):#循环100次ifi%2!=0:#如果是奇数，跳过后面的语句，进入下一轮循环continues+=i;#累加和print("100以内的偶数和为：",s)当执行到continue语句时，程序会忽略当前循环中剩余的代码，重新开始执行下一次循环。（2）continue语句用于跳出当前循环，继续执行下一次循环。二、相关知识3.相关turtle库函数说明turtle.position()：返回海龟当前的坐标。turtle.heading()：返回海龟当前的朝向。turtle.setposition(x,y)：将海龟移动到一个坐标(x,y)。turtle.setheading(angle)：设置当前画笔运动方向为angle角度。turtle.dot(r)：绘制一个指定直径为r的圆点。二、相关知识三、任务分析通过分析效果图，可以得出如下结论。嵌套螺旋线有几条分支，分支上的螺旋线就有几条边。需要使用循环嵌套，外循环用来控制绘制多少条螺旋线并依次放置在不同的分支上，内循环用来控制每条螺旋线的边数。随着外循环的次数增多，内循环绘制的螺旋逐渐增大，即循环的次数增多。螺旋线为彩色，可将颜色组合成以逗号分隔的字符串，并通过字符串分割函数split()进行处理。可以先编写外循环代码，用圆点代替螺旋线，待圆点轮廓符合要求后再编写内循环代码，用螺旋线代替圆点。四、任务实现（1）在PyCharm中，右击左侧列表中的项目名称“chapter03”，选择“New”→“PythonFile”，在弹出的对话框中将文件命名为“3-3嵌套螺旋线.py”，按“Enter”键，进入代码编辑界面。（2）导入turtle库，提示输入嵌套螺旋线边数并记录，设置颜色字符串并使用逗号进行分隔，每10ms刷新一次屏幕，以提高绘图效率。importturtleast#记录输入边数sides=int(t.numinput("边数","嵌套螺旋线有几条边?

(2～5)",4,2,5))#设置颜色字符串并进行分隔colors="red,orange,blue,green,purple".split(',')t.tracer(10)#每10ms刷新一次屏幕四、任务实现（3）编写外循环代码，先将画笔颜色设置为“red”，用红点代替分支上的螺旋线。外循环为100次，即绘制100个红点。循环体内实现的功能与绘制螺旋线思路基本一致，区别在于不绘制线条，在每次前进后画圆点。循环体内编码思路：抬笔→前进一段距离→落笔→画圆点→旋转（旋转角度与边数有关）。t.pencolor('red')forminrange(100): #绘制100个红点t.penup() #抬笔t.forward(m*4) #前进一段距离t.pendown() #落笔t.dot() #画圆点t.right(360/sides+2) #旋转角度与边数有关，加2用于实现旋转效果，否则为直线四、任务实现（4）编写内循环代码，用螺旋线替代红点。内循环绘制的整体思路为：记录画笔位置→绘制螺旋线→画笔回到原位置。绘制螺旋线前首先记录画笔的位置，螺旋线绘制完成后画笔需要回到原来的位置，以便外循环按规则确定新的螺旋线位置。内循环的循环次数与外循环当前的循环次数有关，可以取当前外循环次数的1/2，在内循环体中设置画笔颜色、前进一段距离（距离与内循环次数有关）、旋转角度（与边数有关，减2出现螺旋效果）等。position=t.position() #记录外循环嵌套螺旋线的位置heading=t.heading() #记录外循环海龟的方向t.pendown()forninrange(int(m/2)):t.pencolor(colors[n%sides])t.forward(2*n)t.right(360/sides-2)t.penup()t.setx(position[0]) #内循环结束回到外循环原来的位置，即x轴位置t.sety(position[1]) #内循环结束回到外循环原来的位置，即y轴位置t.setheading(heading) #回到外循环原来的方向四、任务实现（5）至此，嵌套螺旋线的代码全部编写完成，运行并输入边数，出现图3-7中的图形。importturtleast#记录输入边数sides=int(t.numinput("边数","嵌套螺旋线有几条边?

(2～5)",4,2,5))colors="red,orange,blue,green,purple".split(',’)#设置颜色字符串并进行分隔t.tracer(10) #每10ms刷新一次屏幕forminrange(100): #外循环为100次，绘制100条螺旋线t.forward(m*4) #前进一段距离position=t.position() #记录外循环螺旋线的位置