【大模型2609·Python基础·03】流程控制结构：条件分支与循环迭代深度实战

专栏导读：程序的核心在于逻辑驱动。本篇深度解析 Python 的顺序结构、标准输入输出格式化（包括工业级 f-string 写法），详细剖析单分支、双分支、多分支与分支嵌套，并结合经典案例演练 while/for 循环、循环嵌套、break、continue 与 pass 语句。

第4章 流程控制语句结构

4.1 顺序结构

按照程序正常的执行顺序，依次执行每条语句。

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4.2 输入和输出语句

如果接收用户在键盘上输入一些字符，Python提供了一个input()函数，可以让用户输入字符串，并存放到一个字符串变量里。

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字符串变量 = input("提示信息：")
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# -----------输入语句----------
username = input("请输入用户名：")
print("用户名是：", username)

age = int(input("请输入年龄："))
print("年龄是：", age)

4.3 输出语句

4.3.1 普通输出

  • 使用 print() 可将内容打印。
  • 多个内容之间可以使用逗号隔开。
  • 可以使用 sep = 来指定输出多个内容时，多个内容之间的分隔符，默认是空格。可以使用 end= 来控制 print() 以什么结尾，默认是\n。
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# ------------普通输出--------------
print("hello world") # 输出单个值

a = 1
b = 2
print("a = ", a, "，b = ", b) # 输出多个参数值，用逗号分隔

#  可以指定参数的分隔符和结尾符
print("hello", "world", "python", sep="-", end=".")

# 格式化输出
print("a = %d, b = %d" % (a, b))

4.3.2 格式化输出

1、字符串中使用 % 占位

格式符号 说明
%d 十进制整数
%f 浮点数，%.nf可指定显示小数点后n位
%s 字符串
%o 八进制整数
%x 十六进制整数
%e 科学计数法 
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# -----------------%占位符-----------------
a = 1
b = 2.5
print("a = %d, b = %f" % (a, b))

2、字符串.format()

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# -----------------字符串.format()-----------------
x = 1
y = 2
# 方式1：不设置指定位置，按默认顺序
print("x = {}, y = {}".format(x, y))

# 方式2：设置指定位置
print("如果想要得到 x = {1}, y = {0},就需要将x = {0}, y = {1}变量的值交换".format(x, y))

# 方式3：设置指定名称
num = 10
flag = True
print("整数：{intValue}, 布尔：{boolValue}".format(intValue=num, boolValue=flag))

3、字符串.format()+数字格式化

: 后可以添加多个参数对数字格式化：

  • 填充字符：例如以 * 填充空白，不写则默认以空格填充。
  • 对齐方式：可选 < 、 ^ 、 > ，分别是左对齐、居中、右对齐。
  • 数字长度：例如指定数字宽度为20，数字长度不足20则进行填充。
  • 数字分隔符：可选 , 和 _ ，每3位进行分隔。
  • 精度：例如.2f表示小数点后保留2位。

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4、f字符串

  • 字符串前加上一个 f ，字符串中的{}内写入变量名。
  • {}内变量名后可以加上 = ，打印时会在变量值前加上 变量名=。
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# -----------------f字符串-----------------
name = "Irene"
age = 18
print(f"我的名字是{name}, 我的年龄是{age}")
print(f"我的个人信息：{name=}, {age=}")

5、f字符串 + 嵌套{}转义

{}外再套一层{}，即{{}}，会转义，即此时{}中的变量名只是普通字符而已。

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# -----------------嵌套{{}}转义-----------------
pi = 3.14
print(f"圆周率{{pi}},{pi=}")

4.4 分支语句

4.4.1 单分支

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if 条件表达式:
    语句块1
  • Python程序语言指定任何非0和非空（null）值为true，0 或者 null为false。
  • if条件表达式后面必须加:
  • 如果条件成立执行语句块1，否则不执行。语句块1必须有缩进，可以多行语句，以缩进来区分表示同一范围，缩进取消后，就不在分支范围了。
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num = 5
if num % 2 == 0:
    print(f"{num}是偶数")
    print(f"{num}是双数")
    print(f"{num}是可以被2整除的数")

4.4.2 双分支

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if 表达式:
    语句块1
else:
    语句块2
  • if条件表达式后面和else后面都必须加:
  • 如果条件成立执行语句块1，否则执行语句块2。语句块1和2必须有缩进，可以多行语句，以缩进来区分表示同一范围，缩进取消后，就不在分支范围了。
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num = 5
if num % 2 == 0:
    print(f"{num}是偶数")
    print(f"{num}是双数")
    print(f"{num}是可以被2整除的数")
else:
    print(f"{num}是奇数")
    print(f"{num}是单数")
    print(f"{num}是不可以被2整除的数")

4.4.3 多分支

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if 条件1:
    语句块1
elif 条件2:
    语句块2
elif 条件3:
    语句块3
else: # 可选
    语句块n+1
  • if、elif、else后面别忘了加:
  • 条件从上往下依次判断，上面的条件成立了，下面的条件就不看了
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from random import randint

# 定义年龄并打印
print("此人年龄为", age := randint(0, 100))
if age < 2:
    # 如果年龄<2
    print("这是个婴儿")
elif age < 4:
    # 如果2<=年龄<4
    print("这是个幼儿")
elif age < 13:
    # 如果4<=年龄<13
    print("这是个儿童")
elif age < 20:
    # 如果13<=年龄<20
    print("这是个青少年")
elif age < 65:
    # 如果20<=年龄<65
    print("这是个成年人")
else:
    # 如果65<=年龄
    print("这是个老人")

4.4.4 match-case语句

Python3.10新增了match case的条件判断方式，match后的对象会依次与case后的内容匹配，匹配成功则执行相应语句，否则跳过。其中_可以匹配一切。

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match x:
    case a:
        语句1
    case b:
        语句2
    case _:
        语句3

案例需求：输入星期值，如果星期值是1-5，则输出工作日，如果星期值是6-7，则输出休息日，如果输入的是其他值，就提示输入有误！

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week = int(input("请输入星期值："))

match week:
    case 1 | 2 | 3 | 4 | 5:
        print("工作日")
    case 6 | 7:
        print("休息日")
    case _:
        print("输入的星期值有误")

4.4.5 嵌套

案例1

给定一个三位的状态码，左边第一位标识大小写状态（1-大写，0-小写），第二位标识输入法语言（1-简体中文，0-英语），第三位标识输入法模式（1-中文，0-英文）。

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判断输入法的状态：

  • 如果是大写状态，打印“大写状态”。
  • 如果不是大写状态，判断输入法语言是“简体中文-微软拼音”还是“英语-美式键盘”。
  • 如果是“简体中文-微软拼音”，判断是中文模式还是英文模式，并打印。
  • 如果是“英语-美式键盘”，打印“英语-美式键盘”。

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state = 0b011
# 判断是否为大写状态
if state & 0b100 == 0b100:
    # 是大写状态
    print("大写状态")
else:
    print("非大写状态")
    # 不是大写状态
    # 判断是否为“简体中文-微软拼音”
    if state & 0b010 == 0b010:
        # 是“简体中文-微软拼音”
        # 判断是否为“微软拼音-中文”
        if state & 0b001 == 0b001:
            # 是“微软拼音-中文”
            print("微软拼音-中文")
        else:
            # 不是“微软拼音-中文”
            print("微软拼音-英文")
    else:
        # 不是“简体中文-微软拼音”
        print("英语-美式键盘")

案例2

输入年月，输出改月总天数有几天

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year = int(input("请输入年："))
month = int(input("请输入月："))

if year>0 and 0 < month < 13:
    print("输入的日期合法")
    if month in [1,3,5,7,8,10,12]:
        print(f"{year}年{month}月有31天")
    elif month in [4,6,9,11]:
        print(f"{year}年{month}月有30天")
    elif month == 2:
        if year % 4 == 0 and year % 100 != 0 or year % 400 == 0:
            print(f"{year}是闰年，{month}月29天")
        else:
            print(f"{year}是平年，{month}月28天")
else:
    print("输入的日期不合法")

或

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year = int(input("请输入年："))
month = int(input("请输入月："))

if year>0 and 0 < month < 13:
    print("输入的日期合法")
    match month:
        case 4 | 6 | 9 | 11:
            print(f"{year}年{month}月有30天")
        case 2:
            if year % 4 == 0 and year % 100 != 0 or year % 400 == 0:
                print(f"{year}是闰年，{month}月29天")
            else:
                print(f"{year}是平年，{month}月28天")
        case _:
            print(f"{year}年{month}月有31天")
else:
    print("输入的日期不合法")

4.5 循环结构

在满足某个条件下，重复的执行某段代码。

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4.5.1 while循环

1、基本语法格式：

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while ①表达式:
    ②循环体语句

判断条件可以是任何表达式，任何非零、或非空（null）的值均为true。如果条件表达式一直成立，那称之为无限循环，也叫死循环。

执行过程：①成立->②->①成立->②->①成立->②->①成立->②->①不成立结束。

2、while-else语法格式：

while 后可以加上 else，当 while 表达式结果为 False 时会执行 else 中的语句。

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while ①表达式:
    ②循环体语句
else:
    ③语句;

执行过程：①成立->②->①成立->②->①成立->②->①成立->②->①不成立->③结束。

案例1

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# ------------输出5次我爱尚硅谷------------------
count = 1
while count <= 5:
    print("我爱尚硅谷")
    count += 1

案例2

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# ------------输出1-100的偶数------------------
num = 2
while num <= 100:
    print(num)
    num += 2

案例3

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# ------------模拟输出进度条------------------
import time
num = 1
while num < 100:
    print("=", end="")
    num += 1
    time.sleep(0.05)

案例4

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# ------------while-else------------------
count = 1
while count <= 5:
    print("我爱尚硅谷")
    count += 1
else:
    print(f"程序结束{count=}")

4.5.2 for循环

Python 的 for 循环确实是语法糖，底层使用迭代器协议（关于迭代器后面章节会讲），可以用来遍历所有可迭代对象，如列表或字符串。

1、基本语法格式：

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for 临时变量 in 可迭代对象:
    语句
  • for是关键字，in是关键字，
  • 临时变量是自己定义的，用来存储遍历出来元素的变量名字
  • 可迭代对象是要遍历的序列
  • 首先判断是否有下一个元素可以获取，如果有，则将元素取出，赋值给临时变量，执行语句1。
  • 继续判断是否有下一个元素可以进行取出，直到将所有元素都取出，循环结束

2、for-else语法格式：

for 循环后也可以加上 else，循环结束后会执行 else 中语句。

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for 临时变量 in 可迭代对象:
    语句1
else:
    语句2

案例1：遍历字符串

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# -----------------遍历字符串---------------------
for s in "hello":
    print(s)

案例2：遍历列表

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# -----------------遍历列表---------------------
for num in [2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19]:
    print(num)

案例3：range函数

作用：函数可以生成数列，它返回一个可迭代对象。

语法：range([start,] stop[, step])

  • start: 生成序列的起始值–包含 默认0

  • stop:生成序列的结束值–不包含

  • step:生成序列的步长 默认为1

    • 如果为正数：生成的序列是递增的，要求起始值 < 结束值

    • 如果为负数：生成的序列是递减的，要求起始值 > 结束值

    • 如果stop小于或等于 start且step为正数，或者stop大于或等于start且step为负数，range() 函数将生成一个空序列。

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# -------------range(10)产生0-9的数列---------------
for num in range(10):
    print(num)

print("-" * 10)

# -------------range(1,10，2)产生1-10的奇数数列---------------
for num in range(1, 10, 2):
    print(num)

print("-" * 10)

# -------------range(10, 1, -2)产生10-1的偶数数列---------------
for num in range(10, 1, -2):
    print(num)

# -------------打印乘法表---------------
for i in range(1, 10):
    for j in range(1, i + 1):
        print(f"{i} × {j} = {i * j}", end="\t")
    print()

4.5.3 continue

跳过当前循环块中的剩余语句，继续进行下一轮循环。一般写在if判断中。

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# -------------打印0-9，跳过偶数------------------
for i in range(10):
    if i % 2 == 0:
        continue
    print(i)

4.5.4 break

跳出当前for或while的循环体，一般写在if判断中。

如果for 或while循环通过break终止，循环对应的else 将不执行。

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# -------------打印0-9，遇到5结束------------------
for i in range(10):
    if i == 5:
        break
    print(i)
else:
    print("循环正常结束")

4.5.5 pass

pass是空语句，是为了保持程序结构的完整性。pass不做任何事情，一般用做占位语句。

例如：在一个循环中，如果循环体为空，语法会提示报错，这个时候我们就可以使用pass占位

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for i in range(10):
   pass