程序的分支结构
单分支结构
根据判断条件结果而选择不同向前路径的运行方式
if <条件>:
<语句块>
二分支结构
根据判断条件结果而选择不同向前路径的运行方式
if <条件>:
<语句块1>
else:
<语句块2>
紧凑形式：适用于简单表达式的二分支结构
<表达式1> if <条件> else <表达式2>
多分支结构
if <条件1>:
<语句块1>
elif <条件2>:
<语句块2>
...
else:
<语句块n>
条件判断及组合
条件判断
操作符
< <= >= > == !=
条件组合
用于条件组合的三个保留字
and 逻辑与；or 逻辑或；not 逻辑非
程序的异常处理
异常处理的基本使用
日常使用程序放在<语句块1>，异常时执行<语句块2>
try:
<语句块1>
except:
<语句块2>
区分异常类型：
try:
<语句块1>
except <异常类型>:
<语句块2>
高级使用方法，语句块4一定执行，语句块3在不发生异常时执行：
try:
<语句块1>
except:
<语句块2>
else:
<语句块3>
finally:
<语句块4>
实例5：“身体质量指数BMI”问题
- BMI： Body Mass Index，对身体质量进行刻画
- 定义：BMI=体重（kg）/身高（m）^2
| 分类 | 国际标准 | 国内标准 |
|---|---|---|
| 偏瘦 | <18.5 | <18.5 |
| 正常 | 18.5~25 | 18.5~24 |
| 偏胖 | 25~30 | 24~28 |
| 肥胖 | >30 | >28 |
问题需求
- 输入：给定身高和体重值
- 输出：BMI指标分类信息（国际和国内）
实例讲解
思路：
- 难点在于同时输出国际和国内对应的分类
- 思路1：分别计算国际和国内
- 思路2：混合计算
思路1：
#CalBMIv1.py
height, weight = eval(input("请输入身高（米）和体重（公斤），逗号隔开："))
bmi = weight / pow(height, 2)
print("BMI数值为：{:.2f}".format(bmi))
who = ""
if bmi < 18.5:
who = "偏瘦"
elif 18.5 <= bmi < 25:
who = "正常"
elif 25 <= bmi < 30:
who = "偏胖"
else:
who = "肥胖"
print("BMI指标为：国际'{0}'".format(who))
思路2：
#CalBMIv2.py
height, weight = eval(input("请输入身高（米）和体重（公斤），逗号隔开："))
bmi = weight / pow(height, 2)
print("BMI数值为：{:.2f}".format(bmi))
who, nat = "",""
if bmi < 18.5:
who, nat = "偏瘦","偏瘦"
elif 18.5 <= bmi < 24:
who, nat = "正常","正常"
elif 24 <= bmi < 25:
who, nat = "正常","偏胖"
elif 25 <= bmi < 28:
who, nat = "偏胖","偏胖"
elif 28 <= bmi <30:
who, nat = "偏胖","肥胖"
else:
who, nat = "肥胖","肥胖"
print("BMI指标为：国际'{0}'，国内'{1}'".format(who,nat))
举一反三
关注多分支条件的组合
- 多分支条件之间的覆盖是重要问题
- 程序可运行，但不正确，要注意多分支
- 分支结构是程序的重要框架，读程序先看分支
程序的循环结构
遍历循环
遍历某个结构构成的循环运行方式
for <循环变量> in <遍历结构>:
<语句块>
- 从遍历结构中逐一提取元素，放入循环变量中，执行语句块
计数循环n次
for i in range(N):
<语句块>
计数循环特定次
m到n-1，步长k
for i in range(M,N,K):
<语句块>
字符串遍历循环
for c in s:
<语句块>
- s是字符串，遍历字符串每个字符，产生循环
列表遍历循环
for item in ls:
<语句块>
文件遍历循环
for line in fi:
<语句块>
无限循环
反复执行语句块，直到语句块不满足条件
while <条件>:
<语句块>
循环控制保留字
-
break跳出并结束当前循环，执行循环后的语句，仅跳出当前最内层循环 -
continue结束当次循环，继续执行后续循环 - 均可与
for和while一起使用
循环的高级用法
- 与
else搭配 - 当循环没有被
break退出时，执行else语句块 -
else语句块作为“正常”完成循环的奖励 - 与异常处理中的
else相似
for <循环变量> in <遍历结构>:
<语句块1>
else:
<语句块2>
while <条件>:
<语句块1>
else:
<语句块2>
例：
for c in PYTHON:
if c == "T":
continue
print(c, end=='')
else:
print("正常退出")
结果为：
PYHON正常退出
换成break
for c in PYTHON:
if c == "T":
break
print(c, end=='')
else:
print("正常退出")
结果为：
PY
模块3：random库的使用
概述
random库是使用随机数的Python标准库
伪随机数：采用梅森螺旋算法产生的（伪）随机序列中的元素
包含两类函数，常用8个
- 基本随机数函数：
seed(),random() - 扩展随机数函数：
randint(),getrandbits(),uniform(),randrange(),choice(),shuffle()
基本随机数函数
随机数种子
用随机数种子产生随机序列，给随机数种子，产生的随机数就定了
| 函数 | 描述 |
|---|---|
seed(a=None) |
初始化给定的随机数种子，默认为系统当前时间 |
random() |
生成一个[0.0,1.0)之间的小数 |
扩展随机数函数
| 函数 | 描述 |
|---|---|
randint(a,b) |
生成一个[a,b]之间的整数 |
randrange(m,n[,k]) |
生成一个[m,n)之间以k为步长的随机整数 |
getrandbits(k) |
生成一个k比特长的随机整数 |
uniform(a,b) |
生成一个[a,b]之间的随机小数 |
choice(seq) |
从序列seq中随机选取一个元素 |
shuffle(seq) |
将序列seq中元素随机排列，返回打乱之后的序列 |
需要掌握的能力
- 利用随机数种子产生“确定”伪随机数
- 能够产生随机整数
- 能够对序列类型随机操作
实例6：圆周率的计算
圆周率的近似计算
π的近似计算公式
#CalPiV1.py
pi = 0
N = 100
for k in range(100):
pi += 1/pow(16,k)*(4/(8*k+1)-2/(8*k+4)-1/(8*k+5)-1/(8*k+6))
print("圆周率的值是：{}".format(pi))
蒙特卡罗方法
蒙特卡洛方法示意图
#CalPiV2.py
from random import random
from time import perf_counter
DARTS = 1000*1000
hits = 0.0
start = perf_counter()
for i in range(1, DARTS+1):
x, y = random(), random()
dist = pow(x**2 + y**2, 0.5)
if dist <= 1.0:
hits = hits + 1
pi = 4 * (hits/DARTS)
print("圆周率的值是：{}".format(pi))
print("运行时间为：{:.5f}s".format(perf_counter()-start))
举一反三
理解方法思维：
- 数学思维：找到公式，利用公式求解
- 计算思维：抽象一种过程，用计算机求解
程序运行时间分析：
- 使用time库的计时方法获得程序运行时间
- 改变撒点数量，理解程序运行时间的分布
- 初步掌握简单的程序性能分析方法
计算问题的扩展
- 求特定图形的面积