Python条件语句详解:if、else、switch都有了

上一篇 / 下一篇  2020-11-23 10:14:23

  01 if条件语句
  if语句用于检测某个条件是否成立。如果成立,则执行if语句内的程序;否则,跳过if语句,执行后面的内容。if语句的格式如下。
  if(表达式):  
      语句1  
  else:  
      语句2 
  if语句的执行过程如下:如果表达式的布尔值为真,则执行语句1;否则,执行语句2。其中的else子句可以省略,表达式两侧的括号也可以省略。
  在讲解if语句之前,先介绍一下Python中的控制台输入函数。在C语言中,使用scanf()和getchar()捕获用户输入,而Java语言的System.in包提供了控制台输入的方法。Python也提供了类似功能的函数——input(),用于捕获用户的原始输入并将其转为字符串。input()函数的声明如下。
  input([prompt]) -> string 
  参数prompt是控制台中对于输入的提示文字,提示用户输入,返回值为字符串。如果输入的是数字,返回的还是字符串,那么使用前需要调用int()做一下字符串和数字类型的转换。下面这段代码说明了字符串和数字类型的转换。
  x = input("x:") 
  x = int(x) 
  x = x + 1 
  如果不调用int()把字符串转换为数字,而直接计算表达式x = x + 1,将提示如下错误。
  TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly 
  下面这段代码演示了if语句的执行流程。
  1# 执行if语句内的程序 
  2a = input("a:") 
  3a = int(a) 
  4b = input("b:") 
  5b = int(b) 
  6if(a > b): 
  7    print (a, " > ", b)
  【代码说明】
  ·第2行代码定义了变量a。
  ·第3行将用户输入的a转换为int类型。
  ·第4行代码定义了变量b。
  ·第5行将用户输入的b转换为int类型。
  ·第6行代码判断变量a、b的大小。
  ·对于第7行代码,假设a=2、b=1,输出结果:2>1。
  如果不满足if语句内的条件,程序将跳过if语句,执行后面的内容。
  1# 跳过if语句 
  2a = input("a:") 
  3a = int(a) 
  4b = input("b:") 
  5b = int(b) 
  6if(a > b): 
  7    print (a, " > ", b) 
  8print (a, " < ", b) 
  【代码说明】
  ·假设a=1、b=2,第6行代码中变量a的值小于变量b的值,因此,程序跳转执行第8行代码。
  ·第8行代码输出结果:1<2。
  【例3-1】把上面的代码改写成if… else…结构。
  【例3-1.py】
  1# if… else…语句 
  2a = input("a:") 
  3a = int(a) 
  4b = input("b:") 
  5b = int(b) 
  6if(a > b): 
  7    print (a, " > ", b) 
  8else: 
  9    print (a, " < ", b)
  【代码说明】
  ·假设a=1、b=2,第6行代码中变量a的值小于变量b的值。因此,程序跳转到else子句。
  ·第9行代码输出结果:1<2。
  注意:else子句后需要加一个冒号,使Python解释器能识别出else子句对应的代码块。Java程序员可能会不习惯这种语法,往往会忽略else子句后的冒号。在Python 2中还可用raw_input()函数接收用户输入,其功能与Python 3的input()相同。而Python 2中的input()接收的值不转换为字符串类型,而是保留原始类型,它在Python 3中已经去除。
  02 if…elif…else判断语句
  if…elif…else语句是对if…else…语句的补充。当程序的条件分支很多时,可以使用这种语句。if…elif…else语句相当于C、Java中的if…elseif…else语句。该语句的格式如下。
  if(表达式1): 语句1 
  elif(表达式2): 语句2 
  … 
  elif(表达式n): 语句n 
  else: 语句m 
  if…elif…else语句的执行过程:首先判断表达式1的值是否为真。如果为真,则执行语句1。否则,程序流转到elif子句,判断表达式2的值是否为真。如果表达式2的值为真,则执行语句2。否则,程序进入下面一个elif子句,以此类推。如果所有的表达式都不成立,则程序执行else子句的代码。其中的else子句可以省略,表达式两侧的括号也可以省略。
  下面【例3-2】中的这段代码通过判断学生的分数,确定学生成绩的等级。
  【例3-2.py】
  1# if elif else语句 
  2score = float( input("score:"))  # 接收用户输入并将其转换为float类型,当输入为小数时,使用int转换会报错 
  3if 90 <= score <= 100: 
  4    print("A") 
  5elif 80 <= score < 90: 
  6    print("B") 
  7elif 60 <= score < 80: 
  8    print("C") 
  9else: 
  0    print("D")
  【代码说明】
  ·第2行代码定义了一个变量score,假设输入的值为70。这个变量表示学生的分数。接收用户输入并将其转换为float类型。
  ·第3行代码,分数大于等于90并且小于等于100,则等级评定为“A”。
  ·第5行代码,分数大于等于80并且小于90,则等级评定为“B”。
  ·第7行代码,分数大于等于60并且小于80,则等级评定为“C”。此时条件表达式成立,程序流转到第8行。输出结果为C。
  ·第9行代码,当前面的条件表达式都不成立时,程序流转到else子句。
  03 if语句也可以嵌套
  if语句的嵌套是指if语句中可以包含一个或多个if语句。嵌套的格式如下所示。
  if(表达式1): 
  if(表达式2): 语句1 
  elif(表达式3): 语句2 
  … 
  else: 语句3 
  elif(表达式n): 
  … 
  else:  
  … 
  下面【例3-3】中的这段代码是一个嵌套的条件语句。如果x的值大于0,则y的值等于1;如果x的值等于0,则y的值等于0;如果x的值小于0,则y的值等于-1。
  【例3-3.py】
  1x = -1 
  2y = 99 
  3if(x >= 0): 
  4    if(x > 0):#嵌套的if语句 
  5        y = 1 
  6    else: 
  7        y = 0 
  8else: 
  9    y = -1 
  0print ("y =", y) 
  【代码说明】
  ·第2行代码定义了一个变量y。为了不和最终可能的输出结果1、0、-1重复,设置y的初始值为99。
  ·第3行代码判断变量x的值。如果x大于等于0,则执行下面嵌套的if语句。
  ·第4行代码,判读x的值是否大于0。如果大于0,则执行第5行代码;否则,执行第7行代码。
  ·第8行代码,如果变量x的值小于0,则执行第9行代码。
  ·第9行代码,由于变量x的值为-1,因此y的值等于-1。
  ·第10行代码的输出结果为-1。
  嵌套语句可以组合出很多写法,但是要注意把所有的分支情况都考虑到。下面的这种写法是错误的。
  1# 错误的嵌套语句 
  2x = -1 
  3y = 99 
  4if(x != 0):           # 如果x不等于0 
  5    if(x > 0):          #嵌套的if语句 
  6        y = 1 
  7else: 
  8    y = 0 
  9print ("y =", y) 
  【代码说明】
  ·第4行代码判断变量x的值是否等于0。如果不等于0,则执行if语句下面的代码块;否则执行else子句的代码。由于x的值等于-1,程序流转到第5行。
  ·第5行代码判断变量x的值是否大于0。如果大于0,则变量y的值设置为1。由于这里没有考虑到变量x小于0的情况,所以程序直接跳转到第9行。
  ·第9行代码,变量y的值并没有被改变,程序的分支结构没有考虑到x小于0的情况,所以最终输出的不是期望中的结果。输出结果为99。
  注意:编写条件语句时,应该尽可能避免使用嵌套语句。嵌套语句不便于阅读,而且可能会忽略一些可能性。
  04 switch语句的替代方案
  switch语句用于编写多分支结构的程序,类似于if…elif…else语句。C语言中switch语句的结构如下所示。
  switch(表达式) { 
      case 常量表达式1: 语句1 
      case 常量表达式2: 语句2 
      … 
      case 常量表达式n: 语句n 
      default: 语句m 
  } 
  switch语句表示的分支结构比if…elif…else语句更清晰,代码可读性更高,但是Python并没有提供switch语句,而是可以通过字典实现switch语句的功能。
  实现方法分为两步。首先,定义一个字典。字典是由键值对组成的集合。其次,调用字典的get()获取相应的表达式。
  下面【例3-4】中的这段代码通过算术运算的符号,获取算术运算表达式。
  【例3-4.py】
   1# 使用字典实现switch语句 
   2from __future__ import division# 导入division模块 
   3x = 1 
   4y = 2 
   5operator = "/" 
   6result = {         # 定义字典 
   7"+" : x + y, 
   8"-" : x - y, 
   9"*" : x * y, 
  10"/" : x / y  
  11} 
  12print (result.get(operator)) 
  【代码说明】
  ·第3、4行代码定义了两个操作数x、y。
  ·第5行代码定义了操作符变量operator,该变量用于存放算术运算符。
  ·第6行代码定义了一个字典result。该字典的key值由“+”“-”“*”“/”四则运算符组成。value值由对应的算术表达式组成。
  ·第12行代码调用get()方法,get()的参数就是变量operator的值。由于operator的值为“/”,因此将执行除法运算。输出结果为0.5。
  另一种使用switch分支语句的方案是创建一个switch类,处理程序的流转。这种实现方法比较复杂,涉及面向对象、for循环、中断语句、遍历等知识,实现步骤分为4步。
  1. 创建一个switch类,该类继承自Python的祖先类object。调用构造函数__init__()初始化需要匹配的字符串,并定义两个成员变量value和fall。value用于存放需要匹配的字符串。fall用于记录是否匹配成功,初始值为False,表示匹配不成功。如果匹配成功,程序向后执行。
  2. 定义一个match()方法,该方法用于匹配case子句。这里需要考虑3种情况。首先是匹配成功的情况,其次是匹配失败的默认case子句,最后是case子句中没有使用break中断的情况。
  3. 重写__iter__()方法,定义了该方法后才能使switch类用于循环语句中。__iter__()调用match()方法进行匹配,通过yield关键字,使函数可以在循环中迭代。此外,调用异常StopIteration中断循环。Python中的循环都是通过异常StopIteration中断的。这样switch类就构造完成了。
  4. 编写调用代码,在for…in…循环中使用switch类。
  下面【例3-5】中的这段代码实现了switch语句的功能。
  【例3-5.py】
   1class switch(object):# 定义switch类 
   2    def __init__(self, value):# 初始化需要匹配的值value 
   3        self.value = value 
   4        self.fall = False           # 如果匹配到的case语句中没有break,则fall为True 
   5 
   6    def __iter__(self):# 定义__iter__()方法 
   7        yield self.match           # 调用match方法 返回一个生成器 
   8        raise StopIteration# 用StopIteration 异常来判断for循环是否结束 
   9 
  10    def match(self, *args):   # 模拟case子句的方法 
  11        if self.fall or not args:   # 如果fall为True,则继续执行下面的case子句 
  12                                 # 或case子句没有匹配项,则流转到默认分支 
  13            return True 
  14        elif self.value in args:    # 匹配成功 
  15            self.fall = True 
  16            return True 
  17        else: # 匹配失败 
  18            return False 
  19 
  20operator = "+" 
  21x = 1 
  22y = 2 
  23for case in switch(operator):  # switch只能用于for... in...循环中 
  24    if case('+'): 
  25        print (x + y) 
  26        break 
  27    if case('-'): 
  28        print (x - y) 
  29        break 
  30    if case('*'): 
  31        print (x * y) 
  32        break 
  33    if case('/'): 
  34        print (x / y) 
  35        break 
  36    if case():               # 默认分支 
  37        print "" 
  【代码说明】
  ·第1行到第18行代码定义了switch类,定义了__init__()、__iter__()、match()方法。
  ·第23行代码在for…in…循环中调用switch类,变量operator作为switch类的参数传递给构造函数。变量operator的值等于“+”,程序流转到第24行。
  ·第25行代码输出x + y的结果。输出结果为3。
  ·第26行代码使用break语句中断switch分支结构,程序流转到文件的末尾。

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