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Python 流程控制:条件与循环语句全解

itomcoil 2025-03-05 17:10 10 浏览

在 Python 编程的世界里,流程控制是构建程序逻辑的关键,它能让程序根据不同的条件执行不同的操作,或者重复执行特定的代码块。今天,我们就来深入探讨 Python 中的条件语句(if-elif-else)和循环语句(for、while),同时还会介绍一下在 Python 中如何实现类似switch语句的功能,揭开它们的神秘面纱,看看如何通过这些语句让程序 “活” 起来。

一、条件语句:让程序学会 “选择”

条件语句就像是程序的 “决策大脑”,可以根据条件的真假来决定执行哪部分代码。Python 中的条件语句主要有 if-elif-else 结构。

(一)单分支 if 语句

单分支 if 语句是条件语句中最基础的形式,它的语法结构如下:

if 条件:
    条件成立时执行的代码块

这里的 “条件” 是一个可以判断为 True 或 False 的表达式。当条件为 True 时,就会执行缩进后的代码块;如果条件为 False,这部分代码就会被跳过。比如,我们要判断一个数是否大于 10:

num = 15
if num > 10:
    print(f"{num} 大于 10")

在这个例子中,变量num的值是 15,num > 10这个条件为 True,所以会打印出15 大于 10。

(二)双分支 if-else 语句

双分支 if-else 语句可以在条件为 True 和 False 时分别执行不同的代码块,语法如下:

if 条件:
    条件成立时执行的代码块
else:
    条件不成立时执行的代码块

假设我们要判断一个人的年龄是否成年:

age = 17
if age >= 18:
    print("你已成年")
else:
    print("你还未成年")

这里age的值是 17,age >= 18条件为 False,因此会执行else分支中的代码,打印出 “你还未成年”。

(三)多分支 if-elif-else 语句

当需要根据多个条件进行不同的判断时,就可以使用多分支 if-elif-else 语句,语法如下:

if 条件1:
    条件1成立时执行的代码块
elif 条件2:
    条件1不成立,条件2成立时执行的代码块
elif 条件3:
    条件1和2都不成立,条件3成立时执行的代码块
else:
    以上条件都不成立时执行的代码块

例如,我们根据学生的成绩进行评级:

score = 85
if score >= 90:
    print("优秀")
elif score >= 80:
    print("良好")
elif score >= 70:
    print("中等")
elif score >= 60:
    print("及格")
else:
    print("不及格")

在这个例子中,score的值是 85,首先判断score >= 90不成立,接着判断score >= 80成立,所以会打印出 “良好”。

(四)if 语句嵌套

if 语句还可以进行嵌套,即在一个 if 语句的代码块中再包含另一个 if 语句,用于处理更复杂的条件判断:

num = 10
if num > 0:
    print(f"{num} 是正数")
    if num % 2 == 0:
        print(f"{num} 是偶数")
    else:
        print(f"{num} 是奇数")
else:
    print(f"{num} 不是正数")

这里先判断num是否大于 0,若成立再进一步判断num是否为偶数。

(五)Python 中类似 switch 语句的实现

在一些编程语言中,switch语句是一种常用的多分支选择结构,它基于一个表达式的值,来决定执行多个代码块中的哪一个,语法结构大致如下(以 C 语言为例):

switch (expression) {
    case value1:
        // 执行代码块1
        break;
    case value2:
        // 执行代码块2
        break;
    default:
        // 当表达式的值与所有case值都不匹配时执行的代码块
}

然而,Python 并没有内置的switch语句,这是因为 Python 的设计哲学之一是尽可能地保持简单和易读,而switch语句如果不正确实现,可能会导致代码阅读性低和出现模糊或意外行为 。不过,我们可以通过一些方法来模拟switch语句的功能。

  • 使用字典模拟:利用字典的键值对特性,将条件值作为键,将对应的执行代码块(通常用函数表示)作为值。示例如下:
def case1():
    print("执行 case1 的代码块")
def case2():
    print("执行 case2 的代码块")
def default_case():
    print("没有匹配的条件,执行默认代码块")
def switch_demo(case):
    switcher = {
        1: case1,
        2: case2
    }
    func = switcher.get(case, default_case)
    func()
测试
switch_demo(1)  # 执行 case1 的代码块
switch_demo(3)  # 没有匹配的条件,执行默认代码块

在这个示例中,switch_demo函数接受一个参数case,通过字典switcher的get方法获取对应的函数,如果键不存在,则返回default_case函数,然后调用获取到的函数,从而实现了根据不同条件执行不同代码块的效果。

  • 使用 if - elif - else 模拟:这种方式相对比较直观,只是代码可能会略显冗长,特别是当条件较多时。例如:
def switch_elif_demo(case):
    if case == 1:
        print("执行 case1 的代码块")
    elif case == 2:
        print("执行 case2 的代码块")
    else:
        print("没有匹配的条件,执行默认代码块")
测试
switch_elif_demo(2)  # 执行 case2 的代码块
switch_elif_demo(4)  # 没有匹配的条件,执行默认代码块

这两种模拟switch语句的方式各有优缺点。使用字典模拟的方式代码结构更简洁,逻辑更清晰,易于维护和扩展;而if - elif - else方式则更符合 Python 的语法习惯,对于简单的条件判断更容易理解和编写 ,并且在条件判断的灵活性上更胜一筹,比如可以进行范围判断等,而字典模拟的方式更适合处理明确值的判断。

二、循环语句:让程序实现 “重复劳动”

循环语句可以让程序重复执行一段代码,直到满足特定条件为止。Python 中主要有 for 循环和 while 循环两种类型。

(一)for 循环

for 循环通常用于遍历可迭代对象(如列表、字符串、元组等)或由range()函数生成的数字序列。其基本语法如下:

for 变量 in 可迭代对象:
    循环体代码块

例如,遍历一个水果列表:

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

上述代码会依次打印出列表中的每个水果。

使用range()函数可以生成一个整数序列,常用于指定循环次数:

#打印0到4
for i in range(5):
    print(i)
#打印1到10的偶数
for i in range(2, 11, 2):
    print(i)

在第一个例子中,range(5)生成了 0 到 4 的整数序列;第二个例子中,range(2, 11, 2)生成了从 2 开始,每次增加 2,到 11(不包含 11)结束的偶数序列。

(二)while 循环

while 循环则是根据条件来决定是否继续循环,只要条件为 True,就会一直执行循环体代码。语法如下:

while 条件:
    循环体代码块

例如,实现一个简单的计数器:

count = 0
while count < 5:
    print(count)
    count += 1

这里count初始值为 0,只要count < 5条件为 True,就会打印count的值并将其加 1,直到count等于 5 时,条件为 False,循环结束。

(三)循环控制语句

在循环中,我们还可以使用break和continue语句来控制循环的执行:

  • break语句:用于立即终止当前循环,跳出循环体。比如,在一个循环中查找特定元素,找到后就可以用break停止循环:
nums = [1, 2, 3, 4, 5]
target = 3
for num in nums:
    if num == target:
        print(f"找到了 {target}")
        break
  • continue语句:用于跳过当前循环的剩余代码,直接进入下一次循环。例如,打印 1 到 10 之间的奇数:
for i in range(1, 11):
    if i % 2 == 0:
        continue
    print(i)

这里当i为偶数时,执行continue语句,跳过打印操作,直接进入下一次循环。

(四)循环嵌套

循环还可以进行嵌套,即在一个循环内部再包含另一个循环,常用于处理二维数据结构或需要多层循环的场景。例如,打印九九乘法表:

for i in range(1, 10):
    for j in range(1, i + 1):
        print(f"{i} * {j} = {i * j}", end="\t")
    print()

外层循环控制行数,内层循环控制每行的乘法运算。

掌握了条件语句、循环语句以及类似switch语句的实现,你就掌握了 Python 流程控制的核心。通过灵活运用这些语句,你可以让程序根据不同的情况做出不同的反应,实现各种复杂的功能。在实际编程中,多动手练习,尝试用不同的条件和循环逻辑解决问题,你会对它们有更深入的理解和运用。如果在学习过程中遇到问题,不要担心,多查阅资料,多和其他开发者交流,相信你一定能攻克难关,在 Python 编程的道路上越走越远。

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