Chapter 04 控制结构-1

Python程序设计：深入探索控制结构——分支结构

        在Python编程中，控制结构是构建程序逻辑的核心要素之一。它们允许程序根据条件执行不同的代码块。本文将围绕分支结构，详细探讨Python中的单分支、双分支、多分支以及嵌套分支结构，并通过实例展示其在实际编程中的应用。

一、顺序结构与分支结构基础

顺序结构

        顺序结构是程序设计中最基本的结构，它按照代码的书写顺序逐行执行。然而，在实际应用中，我们往往需要根据不同的条件执行不同的代码，这时就需要引入分支结构。

分支结构

        分支结构允许程序在运行时根据条件的真假来选择执行路径。Python中主要通过if语句来实现分支结构。

循环结构

        除了顺序结构和分支结构外，循环结构也是程序设计中不可或缺的一部分。循环结构允许程序重复执行某段代码，直到满足特定条件为止。Python中主要通过for循环和while循环来实现循环结构。

补充

        在探讨分支结构基础时，我们不得不提及条件语句及其核心组件：条件和操作符。一张简洁明了的图片为我们揭示了这些要素在Python编程语言中的实际应用。

        图片中详细列出了多种条件和操作符，它们共同构成了条件表达式的基础。关系运算符，如“小于”、“小于等于”、“大于等于”和“大于”，用于比较数值之间的大小关系。这些运算符能够返回一个布尔值（True或False），从而决定条件表达式的结果。

        逻辑运算符，如“==”（等于）、“!=”（不等于，注意在某些语境下“<>”也表示不等于，但Python中更常用“!=”）等，进一步丰富了条件表达式的表达能力。它们允许我们将多个条件组合起来，形成更复杂的逻辑判断。

        图片还通过实例展示了如何使用这些操作符。例如，“a=[]”表示一个空列表，此时条件为假（False），因为空值在Python中被视为假。而“a=[1, 2, 3]”则表示一个非空列表，此时条件为真（True）。通过“if a:”这样的语句，我们可以根据列表a是否为空来执行不同的操作。

        值得注意的是，Python中的条件判断非常灵活。除了空值None、空列表、空元组、空集合和空字典等，任何被视为空或零的值（包括数字0、空字符串""等）都会被解释器认为是假（False）。相反，任何非空或非零的值都被视为真（True）。

        图片中的示例还展示了如何结合使用关系运算符和逻辑运算符来构建更复杂的条件表达式。例如，“1<2 and 3<4”这样的表达式结合了“小于”运算符和“并且”（在Python中用“and”表示）逻辑运算符，用于判断两个条件是否同时满足。

        综上所述，条件语句和操作符是分支结构的基础。它们允许我们根据不同的条件执行不同的代码块，从而实现程序的灵活性和可控制性。在编写Python程序时，熟练掌握这些条件和操作符的用法是至关重要的。

二、单分支结构

        单分支结构是最简单的分支结构，它根据条件的真假来决定是否执行某个代码块。

 # 示例：判断一个列表是否为空
a = []
if not a:  # 更常见的写法是使用not来检查空列表
    print('Empty')
else:
    print(a)

三、双分支选择结构

        双分支选择结构用于在两个选项之间做出选择。它使用if-else语句来实现。

# 示例：判断体温是否危险
t = float(input('请输入体温: '))  # 使用float更合适，因为体温通常有小数
if t >= 37.3:
    print('危险!')
else:
    print('恭喜，安全!')

最佳实践：

• 使用float而不是eval来读取浮点数输入，因为eval可以执行任意代码，存在安全风险。

四、多分支选择结构

        当需要根据多个条件进行选择时，可以使用多分支选择结构。它使用if-elif-else语句来实现。

# 示例：根据体温判断健康状况
t = float(input('请输入体温: '))
if t > 43:
    print('极端高温，请立即就医!')
elif t >= 38.0:
    print('高烧，建议就医!')
elif t >= 37.5:
    print('低烧，注意观察!')
elif t < 36.0:
    print('低体温，注意保暖!')
else:
    print('体温正常!')

最佳实践：

• 确保条件的顺序合理，以避免不必要的比较。例如，在上面的例子中，我们首先检查极端情况（体温大于43），然后是高烧（大于等于38），依此类推。

五、选择结构的嵌套

        有时，我们需要在一个分支结构内部再嵌套另一个分支结构，以实现更复杂的逻辑判断。

# 示例：嵌套分支结构判断学生成绩
score = float(input('请输入你的成绩: '))
if score >= 90:
    grade = 'A'
elif score >= 80:
    if score < 85:  # 嵌套分支
        grade = 'B+'
    else:
        grade = 'A-'
else:
    if score >= 70:
        grade = 'B'
    elif score >= 60:
        grade = 'C'
    else:
        grade = 'F'

print(f'你的成绩等级是: {grade}')

六、应用实例：猜生日

        通过分支结构的嵌套，我们可以实现一些有趣的应用，比如猜生日。

# 示例：猜生日（简化版）
months = ['1月', '2月', '3月', '4月', '5月', '6月', '7月', '8月', '9月', '10月', '11月', '12月']
days_in_month = {
    '1月': 31, '3月': 31, '5月': 31, '7月': 31, '8月': 31, '10月': 31, '12月': 31,
    '4月': 30, '6月': 30, '9月': 30, '11月': 30,
    '2月': 28  # 简化处理，不考虑闰年
}

month = input('请输入你的生日月份: ')
if month in months:
    day = int(input(f'请输入你的生日在{month}的哪一天（1-{days_in_month[month]}）: '))
    if 1 <= day <= days_in_month[month]:
        print(f'你的生日是{month} {day}日')
    else:
        print('日期输入无效')
else:
    print('月份输入无效')

最佳实践：

• 使用字典来存储月份和天数，以提高代码的可读性和可维护性。
• 使用输入验证来确保用户输入有效的月份和日期。

编写代码，实现以下功能：

1、输入x的值，求y的结果

​​​​​​​

2、输入若干学生姓名和成绩，存入字典dict中，统计优、良、中、及格、不及格各分数段的人数。

总结

        本文详细介绍了Python中的分支结构，包括单分支、双分支、多分支以及嵌套分支结构。通过这些结构，我们可以实现复杂的逻辑判断和条件选择。在实际编程中，合理使用分支结构可以大大提高程序的灵活性和可读性。同时，遵循最佳实践，如使用安全的输入方法、减少嵌套层次等，可以进一步提高代码的质量和安全性。

原文地址：https://blog.csdn.net/Chinatown666/article/details/144793723

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