1.11　流程控制

变量是计算机语言中最基本的语言元素，表达式用运算符连接变量构成一个更长的代码片段或者说一条语句，此时我们已经具备写一行语句的能力。在学完流程控制以后，我们将具备写一个代码块，即多行语句的能力。多行语句通过流程控制语句连接变量和表达式，形成一个完整的逻辑结构，是一个局部的整体。常见的流程控制结构有判断结构、循环结构等。

1.11.1　判断结构

判断结构测试一个条件表达式，然后根据测试结果执行不同的操作。Python支持多种不同形式的判断结构。判断结构用if语句进行逻辑判断。

1. 单行判断结构

单行判断结构具有下面的形式：

其中，判断条件常常是一个关系运算表达式或逻辑运算表达式，当条件满足时执行冒号后面的语句。

在下面的两行代码中，第1行用input函数实现一个输入提示，提示输入一个数字；第2行实现一个单行判断结构，判断输入的数字是否等于1，如果是，则输出字符串"输入的值是1"。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-01.py。

在Python IDLE文件脚本窗口中，在“Run”菜单中单击“Run Module”选项，则IDLE命令行窗口提示“请输入一个数字：”，输入1，按回车键，显示下面的结果：

2. 二分支判断结构

二分支判断结构具有下面的形式：

当判断条件满足时执行第1个冒号后面的语句，当不满足时执行第2个冒号后面的语句。

下面的代码实现了一个二分支判断结构。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-02.py。

第1行用input函数实现一个输入提示，提示输入一个数字；第2~5行为二分支判断结构，判断输入的数字是否大于0，如果是，则输出字符串"成功。"，否则输出字符串"失败。"。

在Python IDLE文件脚本窗口中，在“Run”菜单中单击“Run Module”选项，则IDLE命令行窗口提示“请输入一个数字：”，输入5，按回车键，显示下面的结果：

3. 多分支判断结构

多分支判断结构具有下面的形式：

多分支判断结构提供多重条件判断，当第1个条件不满足时测试第2个条件，当第2个条件不满足时测试第3个条件，依此类推。当当前条件满足时执行相应的语句，最后都不满足时执行相应的语句。

下面的代码用一个多分支判断结构判断给定的成绩属于哪个等级。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-03.py。

第1行用input函数实现一个输入提示，提示输入一个数字；第2~11行为多分支判断结构，判断输入的成绩属于哪个等级。

在Python IDLE文件脚本窗口中，在“Run”菜单中单击“Run Module”选项，则IDLE命令行窗口提示“请输入一个数字：”，输入88，按回车键，显示下面的结果：

4. 有嵌套的判断结构

有嵌套的判断结构具有类似于下面的形式，如果分支条件满足，则进行次一级的条件判断和处理。

现在将前面对成绩分等级的示例进行改写，如下面的代码所示。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-04.py。

第1行用input函数实现一个输入提示，提示输入一个数字；第2~12行为有两层嵌套的判断结构，判断输入的成绩属于哪个等级。外面第1层嵌套判断给出的成绩是否大于或等于60分，如果条件满足，则用一个多分支判断结构细分及格及以上的成绩等级，这是第2层判断结构。最后都不满足时表示成绩不及格。

在Python IDLE文件脚本窗口中，在“Run”菜单中单击“Run Module”选项，则IDLE命令行窗口提示“请输入一个数字：”，输入88，按回车键，显示下面的结果：

下面再举一个判断闰年的例子。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-05.py。闰年包括世纪闰年和普通闰年。世纪闰年可以被400整除，普通闰年能被4整除，不能被100整除。

第1行指定用来判断的年份2020；第2~10行为有两层嵌套的判断结构，判断指定年份是不是闰年。首先判断年份是不是世纪闰年，即能不能被400整除；如果不能，则进一步判断是不是普通闰年。判断普通闰年用到两层嵌套，先判断年份是否能被4整除，如果能，则进一步判断是否不能被100整除。最后判断的结果保存在布尔型变量yn中。第11~14行输出结果，如果yn的值为True，则输出年份是闰年；否则输出年份不是闰年。

在Python IDLE文件脚本窗口中，在“Run”菜单中单击“Run Module”选项，则IDLE命令行窗口显示下面的结果：

5. 三元操作符

简单的二分支判断结构可以用类似于下面的三元操作表达式代替。

如果判断条件满足，则结果为b，否则结果为a。

下面用三元操作表达式判断给定的数是否大于或等于10。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-06.py。

第1行用input函数实现一个输入提示，提示输入一个数字；第2行用三元操作表达式判断输入的数是否大于或等于10，如果是，则输出字符串">=10"，否则输出字符串"<10"。

在Python IDLE文件脚本窗口中，在“Run”菜单中单击“Run Module”选项，则IDLE命令行窗口提示“请输入一个数字：”，输入15，按回车键，显示下面的结果：

下面用三元操作表达式求给定的三个数中的最小值。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-07.py。

第1行给定三个数10、30和20，分别赋给变量x、y和z；第2行用三元操作表达式比较x和y的大小，将二者的较小值赋给变量small；第3行用三元操作表达式比较small和z的大小，将二者的较小值赋给变量small；第4行输出small的值。

在Python IDLE文件脚本窗口中，在“Run”菜单中单击“Run Module”选项，则IDLE命令行窗口显示下面的结果：

1.11.2　循环结构——for循环

循环结构允许重复执行一行或数行代码。

1. for循环

使用for循环可以遍历指定的可迭代对象，即针对可迭代对象中的每个元素执行相同的操作。for循环的语法结构为：

可迭代对象包括字符串、区间、列表、元组、字典、迭代器对象等。

下面对字符串应用for循环，逐个输出字符串中的每个字符。

输出结果为：

下面对区间应用for循环，逐个输出区间中的每个数字。

输出结果为：

下面对列表应用for循环，逐个输出列表中每个城市的名称。

输出结果为：

对于列表，也可以使用区间，结合列表索引来输出列表中的元素。下面通过索引输出列表中各城市的名称。

输出结果为：

下面对元组应用for循环，逐个输出元组中每个元素的数据。

输出结果为：

下面对字典应用for循环，逐个输出字典中各项的键、值和键值对。

输出结果为：

输出结果为：

输出结果为：

输出结果为：

下面使用for循环对1~10的整数进行累加。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-08.py。

第1行给sum赋初值0，该变量记录累加和；第2行给num赋初值，该变量为for循环的迭代变量，逐个取区间1~10中的数；第3行和第4行使用一个for循环对1~10各数进行累加；第5行输出累加和。

在Python IDLE文件脚本窗口中，在“Run”菜单中单击“Run Module”选项，则IDLE命令行窗口显示下面的结果。

2. for…else用法

for循环还提供了一种for…else用法，else中的语句在循环正常执行完成时执行。下面判断一个整数是不是质数。判断一个整数是否是质数的算法是，用2到这个整数的区间内的每个数作为除数去除该整数，如果该整数能被至少一个数整除，那么它就不是质数，否则是质数。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-09.py。

第1行使用input函数输入一个整数；第2~7行使用一个for…else结构判断给定的整数是不是质数。只要出现n能被2至n中的某个数整除的情况就中断循环，输出它不是质数；如果遍历完后没有出现这种情况，则输出它是质数。

在Python IDLE文件脚本窗口中，在“Run”菜单中单击“Run Module”选项，则IDLE命令行窗口提示“请输入一个数字：”，输入5，按回车键，显示下面的结果：

再次运行，输入9，按回车键，显示下面的结果：

3. for循环嵌套

下面用两层嵌套的for循环生成九九乘法表。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-10.py。

第1行用for循环的迭代变量i在1~9中逐个取值，给出各乘式的第1个因子；第2行对变量s初始化为空字符串，该变量记录一行乘式；第3行用内层for循环的迭代变量在1~i之间逐个取值，作为各乘式的第2个因子，因为在1~i之间取值，最后得到的乘法表是一个下三角的形状；第4行用字符串对象的format函数格式化组装乘式，各乘式之间用制表符间隔；第5行输出当前行的所有乘式。最后，九九乘法表的所有乘式就是这样一行一行生成的。

在Python IDLE文件脚本窗口中，在“Run”菜单中单击“Run Module”选项，则IDLE命令行窗口显示下面的结果：

1.11.3　循环结构——while循环

for循环遍历指定的可迭代对象，该对象的长度即对象中元素的个数是确定的，所以循环次数是确定的。还有一种情况，就是一直循环，直到满足指定的条件为止，此时循环次数是不确定的，事先未知。这种循环用while循环来实现。while循环可有多种形式。

1. 简单的while循环

单行while循环的形式为：

其中，判断条件为一个关系运算表达式或逻辑运算表达式，当满足条件时执行冒号后面的语句。

下面用简单的while循环求1~10的累加和。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-11.py。

第1行给sum赋初值0，该变量记录累加和；第2行给num赋初值，该变量为while循环的迭代变量，逐个取区间1~10中的数；第3~5行用一个while循环对1~10各数进行累加；第4行进行累加计算；第5行对迭代变量的值加1，取下一个值；第6行输出累加和。

在Python IDLE文件脚本窗口中，在“Run”菜单中单击“Run Module”选项，则IDLE命令行窗口显示下面的结果：

2. 有分支的while循环

有分支的while循环结构中有else关键字，形式为：

当判断条件满足时，执行第1个冒号后面的语句；当不满足时执行第2个冒号后面的语句。

下面改写对1~10累加求和的例子。当迭代变量的取值大于10时给出提示。当然，在实际编程时没必要这么做，这里是为了演示循环结构。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-12.py。

第1~5行实现累加求和；第6行和第7行在n的值大于10时给出提示；第8行输出累加和。

在Python IDLE文件脚本窗口中，在“Run”菜单中单击“Run Module”选项，则IDLE命令行窗口显示下面的结果：

3. while循环嵌套

下面用嵌套的while循环生成九九乘法表。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-13.py。

第1行给变量i赋初值0，变量i是外层循环的迭代变量；第2~8行生成九九乘法表，在外层循环中，迭代变量i的值每迭代一次加1，直到等于9，每次迭代都用内层循环生成乘法表中的一行；第6~8行为内层循环，判断条件为迭代变量j的值小于i，对j累加，生成当前行的乘式；第9行输出乘法表。

在Python IDLE文件脚本窗口中，在“Run”菜单中单击“Run Module”选项，则IDLE命令行窗口显示下面的结果：

while循环还可以和for循环嵌套，下面将内层while循环改写成for循环生成九九乘法表。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-14.py。

请大家自行解读代码，这里不再赘述。

4. 避免死循环

前面讲过，for循环的循环次数是确定的，它的循环次数就是所用可迭代对象的长度。while循环的循环次数则不确定，如果判断条件一直满足，则可以一直循环下去，即进入“死循环”的状态。此时，可以使用break语句跳出循环。在命令行窗口中出现这种情况，可以按“Ctrl+C”键终止循环。

1.11.4　其他结构

本节介绍其他几个命令语句，包括break、continue和pass语句等。

1. break语句

break语句用在while循环或for循环中，在必要时用于终止和跳出循环。

下面用for循环对给定的数据区间进行累加求和，要求累加和的大小不能超过100；否则，使用break语句终止和跳出循环。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-15.py。

第6行加了一个单行判断结构，当累加和大于100时使用break语句跳出循环。第7行和第8行分别输出最后小于100的累加和及其对应的数字。

在Python IDLE文件脚本窗口中，在“Run”菜单中单击“Run Module”选项，则IDLE命令行窗口显示下面的结果：

也可以在while循环中使用break语句跳出循环。使用while循环改写上面的程序。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-16.py。

运行该程序，输出相同的计算结果。

2. continue语句

continue语句与break语句的作用类似，都是用在循环中，用于跳出循环。不同的是，break语句是跳出整个循环，continue语句则是跳出本轮循环。

下面的for循环输出0~4区间内的整数，但是不输出3。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-17.py。

第2行用了一个单行判断结构，当迭代变量取值为3时使用continue语句跳出本轮循环。

在Python IDLE文件脚本窗口中，在“Run”菜单中单击“Run Module”选项，则IDLE命令行窗口显示下面的结果：

可见，整数3没有输出。

3. pass语句

pass语句是占位语句，它不做任何事情，只用于保持程序结构的完整性。在判断结构中，当判断条件满足时，如果什么也不执行，则会出错。例如，在文件或命令行中执行下面的语句会出错：

此时将pass语句放在冒号后面，虽然还是什么也不做，但保证了语法上的完整性，就不会出错了。即：

另外，在自定义函数时，如果定义一个空函数，也会出错。此时在函数体中放一个pass语句，就不会出错了。