Python 数据分析与科学计算 课件 第4章 程序控制结构

Python数据分析与科学计算第4章程序控制结构4.1程序的基本结构4.2选择结构程序设计4.3循环结构程序设计if表达式:

语句块if语句的一般格式

4.1单分支选择结构注意：（1）在if语句的表达式后面必须加冒号。（2）因为Python把非0当作真，0当作假，所以表示条件的表达式不一定必须是结果为True或False的关系表达式或逻辑表达式，可以是任意表达式。

4.1单分支选择结构（4）如果语句块中只有一条语句，if语句也可以写在同一行上。例如：（3）if语句中的语句块必须向右缩进，语句块可以是单个语句，也可以是多个语句。当包含两个或两个以上的语句时，语句必须缩进一致，即语句块中的语句必须上下对齐。例如：ifx>y:t=xx=yy=tx=10ifx>0:print(2*x-1)

4.1单分支选择结构【例4.1】输入3个整数x、y、z，请将这3个数由小到大输出。程序代码：x,y,z=eval(input(‘请输入x、y、z：’))ifx>y:x,y=y,xifx>z:x,z=z,xify>z:y,z=z,yprint(x,y,z)运行结果：请输入x、y、z：34,156,232334156形式：

if表达式:

语句块1else:语句块2语句的一般语法格式为：

4.2双分支选择结构注意：与单分支if语句一样，对于表达式后面或者else后面的语句块，应将它们缩进对齐。例如：ifx%2==0:y=x+yx=x+1else:y=2*xx=x-1

4.2双分支选择结构【例4.2】输入年份，判断是否是闰年。分析：题目的关键是判断闰年的条件，如果年份能被4整除但不能被100整除或者能被400整除，则是闰年，否则就不是闰年。程序代码：year=int(input('请输入年份:'))if(year%4==0andyear%100!=0)or(year%400==0):print(year,'年是闰年')else:print(year,'年不是闰年')运行结果：请输入年份:20172017年不是闰年再次运行程序结果如下：请输入年份:20002000年是闰年

if语句的一般格式为：if表达式1:

语句块1elif表达式2:

语句块2elif表达式3:

语句块3……elif表达式m:

语句块m[else:

语句块n]

4.3多分支选择结构

4.3多分支选择结构【例4.3】输入学生的成绩，根据成绩进行分类，85以上为优秀，70~84为良好，60~69为及格，60以下为不及格。程序代码：score=int(input("请输入学生成绩:"))ifscore<60:print("不及格")elifscore<70:print("及格")elifscore<85:print("良好")else:print("优秀")运行结果：请请输入学生成绩:83良好分析：将学生成绩分为四个分数段，然后根据各分数段的成绩，输出不同的等级。程序分为四个分支，可以用四个单分支结构实现，也可以用多分支if语句实现。

4.3多分支选择结构【例4.4】从键盘输入一个字符ch，判断它是英文字母、数字或其他字符。程序代码：ch=input("请输入一个字符：")ifch>="a"andch<="z"orch>="A"andch<="Z":print("%c是英文字母"%ch)elif

ch>="0"andch<="9":print("%c是数字"%ch)else:print("%c是其他字符"%ch)运行结果：请输入一个字符：LL是英文字母再次运行结果如下：请输入一个字符：##是其他字符分析：本题应进行三种情况的判断：（1）英文字母：ch>="a"andch<="z"orch>="A"andch<="Z"（2）数字字符：ch>="0"andch<="9"（3）其他字符。if表达式1:

if表达式2:

语句块1

else:

语句块2if语句中可以再嵌套if语句，可以有以下不同形式的嵌套结构。

4.4选择结构嵌套语句一:if表达式1:if表达式2:

语句块1else:

语句块2语句二：Python根据对齐关系来确定if之间的逻辑关系，在语句一中，else与第二个if匹配，在语句二中else与第一个if匹配。【例4.5】购买地铁车票的规定如下：乘1-4站，3元/位；乘5-9站，4元/位；乘9站以上，5元/位。输入人数、站数，输出应付款。Falsem<=4True开始输出应付款结束输入人数n、站数mm<=9pay=4*npay=5*nTrueFalse

4.4选择结构嵌套

4.4选择结构嵌套程序代码：n,m=eval(input(‘请输入人数，站数:'))ifm<=4:pay=3*nelse:ifm<=9:pay=4*nelse:pay=5*nprint('应付款：',pay)运行结果：请输入人数，站数:3,5应付款：12

4.4选择结构嵌套【例4.6】求一元二次方程

的根。程序代码：importmatha,b,c=eval(input("请输入一元二次方程的系数:"))ifa==0:print('输入错误!')else:delta=b*b-4*a*cx=-b/(2*a)ifdelta==0:print('方程有唯一解，X=%f'%(x))elifdelta>0:x1=x-math.sqrt(delta)/(2*a)x2=x+math.sqrt(delta)/(2*a)print('方程有两个实根:x1=%f,x2=%f'%(x1,x2))else:x1=(-b+complex(0,1)*math.sqrt((-1)*delta))/(2*a)x2=(-b-complex(0,1)*math.sqrt((-1)*delta))/(2*a)print('方程有两个虚根，分别是：')print(x1,x2)运行结果：请输入一元二次方程的系数:0,1,1输入错误!再次运行结果如下：请输入一元二次方程的系数:1,2,1方程有唯一解，X=-1.0000004.5选择结构程序举例【例4.7】从键盘输入一个实数，不调用math.h中的库函数计算其绝对值和平方值并输出。程序代码：a=float(input('input:'))ifa>=0:b=aelse:b=-ac=a**2print("abs=%f,square=%f"%(b,c))运行结果：input:-5abs=5.000000,square=25.0000004.5选择结构程序举例【例4.8】输入三角形的三个边长，求三角形的面积。程序代码：frommathimport*a,b,c=eval(input('a，b，c='))ifa+b>canda+c>bandb+c>a:p=(a+b+c)/2s=sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c))print('area=',s)else:print('inputdataerror')运行结果：a，b，c=3,4,5area=6.04.5选择结构程序举例【例4.9】输入一个整数，判断它是否为水仙花数。所谓水仙花数，是指这样的一些三位整数：各位数字的立方和等于该数本身，例如153=13+53+33，因此153是水仙花数。程序代码：x=int(input('请输入三位整数x：'))a=x//100b=(x-a*100)//10c=x-100*a-10*bifx==a**3+b**3+c**3:print(x,'是水仙花数')else:print(x,'不是水仙花数')运行结果：请输入三位整数x：153153是水仙花数4.5选择结构程序举例程序代码：s=int(input("请输入路程："))ifs<250: fee=sif250<=s<500: fee=(0.98)*sif500<=s<1000: fee=(0.95)*sif1000<=s<2000: fee=(0.92)*sif2000<=s<3000: fee=(0.90)*sif3000<=s: fee=(0.85)*sprint('运费是：%.6f'%sum)【例4.10】某运输公司的收费按照用户运送货物的路程进行计算，其运费折扣标准如表4.1所示。请编写程序计算运输公司的计费。程序运行结果：请输入路程：300运费是：294.0路程（km）运费的折扣路程（km）运费的折扣s<250没有折扣1000<=s<20008%折扣250<=s<5002%折扣2000<=s<300010%折扣500<=s<10005%折扣s>=300015%折扣表4.1运输公司运费计算方法4.5选择结构程序举例x,y=eval(input("请输入x和y："))ifx**2+y**2<=1:ifx**2+y**2==1:print("点(%f,%f)在单位圆上"%(x,y))else:print("点(%f,%f)在单位圆内"%(x,y))else:ify>=0:ify==0:print("点(%f,%f)在单位圆外，在x轴上"%(x,y))else:print("点(%f,%f)在单位圆外，在x轴上方"%(x,y))else:print("点(%f,%f)在单位圆外，在x轴下方"%(x,y))【例4.11】如图4.5所示在直角坐标系中有一个以原点为中心的单位圆，今任给一点(x,y)，试判断该点是在单位圆内、单位圆上，还是单位圆外？若在单位圆外，那么是在x轴的上方、下方，还是在x轴上？程序运行结果请输入x和y：1,0点(1.000000,0.000000)在单位圆上再次运行程序，结果如下：

请输入x和y：3,-2点(3.000000,-2.000000)在单位圆外，在x轴下方再次运行程序，结果如下：请输入x和y：0.2,0.3点(0.200000,0.300000)在单位圆内

5.1while循环结构

1.while语句while条件表达式:

循环体while语句是当型循环，一般形式为：图5.1while循环流程图注意：（1）当循环体由多个语句构成时，必须用缩进对齐的方式组成一个语句块来分隔子句，否则会产生错误。（2）与if语句的语法类似，如果while循环体中只有一条语句，可以将该语句与while写在同一行中。（3）while语句的条件表达式不需要用括号括起来，表达式后面必须有冒号。（4）如果表达式永远为真，循环将会无限地执行下去。在循环体内必须有修改表达式值的语句，使其值趋向False，让循环趋于结束，避免无限循环。

5.1while循环结构

while条件表达式:

循环体else:

语句while语句中使用else子句的一般形式：while-else循环结构，else中的语句会在循环正常执行完的情况下执行（不管是否执行循环体）。count=int(input())whilecount<5:print(count,"islesshan5")count=count+1else:print(count,"isnotlessthan5")程序的一次运行结果如下：8↙8isnotlessthan52.while语句应用【例5.1】求。程序代码：sum,n=1,0whilen<=100:sum=sum+nn=n+1print("1+2+3+…+100=",sum)运行结果：1+2+3+…+100=5050

5.1while循环结构

5.1while循环结构

【例5.2】从键盘上输入若干个数，求所有正数之和。当输入0或负数时，程序结束。程序代码：sum=0x=int(input("请输入一个正整数(输入0或者负数时结束):"))whilex>=0:sum=sum+xx=int(input("请输入一个正整数(输入0或者负数时结束):"))print("sum=",sum)运行结果：请输入一个正整数(输入0或者负数时结束):13请输入一个正整数(输入0或者负数时结束):21请输入一个正整数(输入0或者负数时结束):5请输入一个正整数(输入0或者负数时结束):54请输入一个正整数(输入0或者负数时结束):0sum=92

5.1while循环结构

【例5.3】输入一个正整数x，如果x满足0<x<99999，则输出x是几位数并输出x个位上的数字。程序代码：x=int(input("Pleaseinputx:"))ifx>=0andx<99999:i=xn=0whilei>0:i=i//10n=n+1a=x%10print("%d是%d位数，它的个位上数字是%d"%(x,n,a))else:print("输入错误！")运行结果：Pleaseinputx:1234512345是5位数，它的个位上数字是5再次运行程序，结果如下：Pleaseinputx:-1输入错误！1.for语句for目标变量in序列对象：

循环体说明：for语句的首行定义了目标变量和遍历的序列对象，后面是需要重复执行的语句块。语句块中的语句要向右缩进，且缩进量要一致。

5.2for语句结构for语句的一般格式注意：（1）for语句是通过遍历任意序列的元素来建立循环的。（2）for语句也支持一个可选的else块，一般格式如下：

for目标变量in序列对象：

语句块else：语句range对象在for循环中的应用range函数返回的是可迭代对象，range（）函数的一般格式为：

range（[start,]end[,step]）

rang()函数共有三个参数，start和step是可选的，start表示开始，默认值为0，end表示结束，step表示每次跳跃的间距，默认值为1。函数的功能是从一个start参数的值开始，到end参数的值结束的数字序列。

5.2for语句结构传递一个参数的range()函数：>>>foriinrange(5): print(i)传递两个参数的range()函数：>>>foriinrange(2,4): print(i)传递三个参数的range()函数：>>>foriinrange(2,20,3): print(i)【例5.4】用for循环求

5.2for语句结构程序代码：sum=0foriinrange(101): sum=sum+iprint(“1+2+3+....+100”,sum)说明：该例中采用range()函数得到一个从0~100的序列，变量i依次从序列中取值累加到sum变量中。2.for语句应用

5.2for语句结构【例5.5】判断m是否为素数。程序代码：m=int(input("请输入要判断的正整数m:"))flag=1foriinrange(2,m):ifm%i==0:flag=0i=m#令i为m，使i<m不成立，使不是素数时退出循环ifflag==1:print("%d是素数"%m)else:print("%d不是素数"%m)程序运行结果：请输入要判断的正整数m:1111是素数再次运行程序结果如下：请输入要判断的正整数m:2020不是素数【例5.6】已知四位数3025具有特殊性质：它的前两位数字30与后两位数字25之和是55，而55的平方正好等于其本身3025。编程列举出具有该性质的四位数。

5.2for语句结构程序代码：print(“满足条件的四位数分别是：”)foriinrange(1000,10000):

a=i//100 b=i%100 if(a+b)**2==i: print(i)程序运行结果：满足条件的四位数分别是：202530259801

【例5.7】求出1到100能被7或11整除但不能被7和11同时整除的所有整数并将它们输出。每行10个。

5.2for语句结构程序代码：print(“满足条件的数分别是：”)count=0foriinrange(1,100): ifi%7==0andi%11!=0ori%11==0andi%7!=0：

print(i,end=””) count=coun+1 ifcount%10==0： print(“”)程序运行结果：满足条件的数分别是：71114212228333542444955566366708488919899

5.3循环嵌套循环语句while和for可以相互嵌套。在使用循环嵌套时，应注意以下几个问题：（1）外层循环和内层循环控制变量不能同名，以免造成混乱。（2）循环嵌套的缩进在逻辑上一定要注意，以保证逻辑上的重要性。（3）循环嵌套不能交叉，即在一个循环体内必须完整地包含另一个循环。如果一个循环结构的循环体又包括了一个循环结构，就称为循环的嵌套。

5.3循环嵌套【例5.8】输出九九乘法表，格式如下。1*1=11*2=22*2=41*3=32*3=63*3=91*4=42*4=83*4=124*4=161*5=52*5=103*5=154*5=205*5=251*6=62*6=123*6=184*6=245*6=306*6=361*7=72*7=143*7=214*7=285*7=356*7=427*7=491*8=82*8=163*8=244*8=325*8=406*8=487*8=568*8=641*9=92*9=183*9=274*9=365*9=456*9=547*9=638*9=729*9=81foriinrange(1,10,1):#控制行

forjinrange(1,i+1,1):#控制列

print("%d*%d=%2d"%(j,i,i*j),end="")print("")#每行末尾的换行

5.3循环嵌套【例5.9】找出所有的三位数，要求它的各位数字的立方和正好等于这个三位数。例如：153=13+53+33就是这样的数。程序代码：foriinrange(1,10):forjinrange(0,10):forkinrange(0,10):ifi**3+j**3+k**3==i*100+j*10+k:print("%d%d%d"%(i,j,k))程序运行结果：153370371407【例5.10】求100~200之间的全部素数。

5.3循环嵌套程序代码：print("100~200之间的素数有：")forminrange(100,200):flag=1foriinrange(2,m):ifm%i==0:flag=0 breakifflag==1:print(m,end="")程序运行结果：程序运行结果：100~200之间的素数有：101103107109113127131137139149151157163167173179181191193197199

break语句用在循环体内，迫使所在循环立即终止，即跳出所在循环体，继续执行循环结构后面的语句。1.break语句……break……expNY

5.4循环控制语句图5.11break语句对循环执行过程的影响示意图【例5.11】求两个整数m与n的最大公约数。

5.4循环控制语句程序代码：m,n=eval(input("请输入两个整数："))ifm<n:min=melse:min=nforiinrange(min,1,-1):ifm%i==0andn%i==0:print("最大公约数是：",i)break程序运行结果：请输入两个整数：156,18最大公约数是：62.continue语句……continue……expNY

当在循环结构中遇到continue语句时，程序将跳过continue语句后面尚未执行的语句，重新开始下一轮循环，即只结束本次循环的执行，并不终止整个循环的执行。图5.12continue语句对循环执行过程的影响示意图

5.4循环控制语句【例5.12】

求1～100之间的全部奇数之和。

5.4循环控制语句程序代码：x=y=0whileTrue:x+=1ifx%2==0:continueelifx>100:break else:y+=xprint("y=",y)程序运行结果：y=25003.pass语句pass语句是一个空语句，它不做任何操作，代表一个空操作，在特别的时候用来保证格式或是语义的完整性。例如下面的循环语句：foriinrange(5):pass该语句的确会循环5次，但是除了循环本身之外，它什么也没做。

5.4循环控制语句【例5.13】pass语句应用：逐个输出“Python”字符串中的字符。

5.4循环控制语句程序代码：forletterin"Python":ifletter=="o":passprint("Thisispassblock")print("CurrentLetter:",letter)print("End!")程序运行结果：CurrentLetter:PCurrentLetter:yCurrentLetter:tCurrentLetter:hThisispassblockCurrentLetter:oCurrentLetter:nEnd!【例5.14】利用下面的公式求的近似值，要求累加到最后一项小于10-6为止。

5.5循环结构程序举例程序代码：importmaths=1n=1.0t=1.0pi=0whilemath.fabs(t)>=1e-6:pi=pi+tn=n+2s=-st=s/npi=pi*4print("PI=%f"%pi)程序运行结果：PI=3.141591【例5.15】两个乒乓球队进行比赛，各出三人。甲队为a,b,c三人，乙队为x,y,z三人。以抽签决定比赛名单。有人向队员打听比赛的名单，a说他不和x比，c说他不和x,z比。编程序找出三队比赛对手的名单。

5.5循环结构程序举例程序代码：foriinrange(ord('x'),ord('z')+1):forjinrange(ord('x'),ord('z')+1):ifi!=j:forkinrange(ord('x'),ord('z')+1):if(i!=k)and(j!=k):if(i!=ord('x'))and(k!=ord('x'))and(k!=ord('z')):print('orderis:\na-->%s\nb-->%s\nc-->%s'%(chr(i),chr(j),chr(k)))程序运行结果：orderis:a-->zb-->xc-->y

5.5循环结构程序举例程序代码：s=1i=1a=int(input("请输入角度值（单位：度）："))x=3.1415926/180*a#将角度转化为弧度sinx=xfitem=e=x#第0项为x，分子即为xd=1#第0项分母为1while(fitem>10**-7):e=e*x*xd=d*(i+1)*(i+2)i=i+2fitem=e/d#求通项的绝对值

s=-s#求该项的符号

sinx+=s*fitem#求正弦值print("sin(%3.1f)=%.3f"%(a,sinx))运行结果：请输入角度值（单位：度）：30sin(30.0)=0.500【例5.17】“百钱百鸡”问题

公鸡5文钱一只，母鸡3文钱一只，小鸡3只一文钱，用100文钱买一百只鸡，其中公鸡、母鸡、小鸡都必须要有，问公鸡，母鸡，小鸡要买多少只刚好凑足100文钱？

5.5循环结构程序举例分析：显然这是一个组合问题，也可以看作是解不定方程的问题，采用列举的方法实现。令i、j、k分别表示公鸡、母鸡和小鸡的数目。[方法一]令i、j、k的列举范围分别为：i：1~20（公鸡最多能买20只）j：1~33（母鸡最多能买33只）k：1~100（小鸡最多能买100只）采用三重循环逐个搜索。

5.5循环结构程序举例程序代码：foriinrange(1,21):forjinrange(1,34):forkinrange(1,101):ifi+j+k==