Python基础 2 - 程序控制流语句

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  大家好，我是技术界的小萌新，今天要和大家分享一些干货。在阅读之前请先点赞，给我一点鼓励吧！这对我来说很重要 (*^▽^*)

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一、程序控制流语句

  在Python中，if、while、for 这些关键字用于控制程序的执行流程，它们统称为控制流语句。

  （Control Flow Statements）。

• if 语句用于基于条件判断来执行不同的代码分支。
• while 循环用于在满足特定条件时重复执行一段代码。
• for 循环用于遍历序列（如列表、元组、字典等）中的每个元素，执行代码块。

  这些控制流语句是编程中实现逻辑控制和决策的基本结构。

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二、if 判断语句

1、单、双分支 if 条件格式

  if 条件判断:

    条件成立 True 时执行的代码

  else:

    条件不成立 False 时执行代码

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2、多分支 if 条件格式：

  if 条件1:

  elif 条件2:

  elif 条件3:

  else:

    所有条件不满足时执行语句

提醒：

多个 elif 之间是互斥且有序的，上一个条件满足后就不会在进行后续判断。

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3、if 判断语句的嵌套

  表示多个 if 判断成功、失败的嵌套分支，用于多条件、多层次的逻辑判断。

if 条件1:
    语句1
    语句2
    if 条件1.1:
        条件1满足，条件1.1满足后执行语句
    elif:
        条件1.1不满足后执行语句
elif 条件2:
    条件1不满足、条件2满足后执行语句
else:
    所有条件不满足时执行语句

提醒：

注意每个判断块之间的层次关系。

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4、 三元操作符

  Python中的三元操作符（ternary operator）是一种简洁的表达式处理方式，可以根据语句结果进行赋值。 if-else的逻辑是简洁的，它在单行中根据条件是否满足来选择两个值中的一个进行赋值。如下示例：

x = 10
y = 20
result = x if x > y else y
print(result)

打印：
20

• x > y (condition)是一个布尔表达式，它会被评估为True或False。
• 如果条件为True ，则result将被赋予值 x。
• 如果条件为False，则result将被赋予值 y。

  这种表达式在很多编程语言中都有，但在 Python 中使用时，它特别简洁，因为它避免了需要写完整的if-else语句。

  其他应用场景：

• 根据条件改变函数的返回值 return：

  def get_message(status):
      return "Success" if status else "Failure"
  

• 简化其他复杂表达式需要进行if-else逻辑判断的情景：

  value = 5
  print("Greater than 3" if value > 3 else "3 or less")
  

  注意：

  • 条件表达式应该尽量保持简单，如果逻辑过于复杂，使用完整的 if-else 语句可能更清晰。
  • 条件表达式的结果可以是任何类型的表达式，不仅限于返回两个值。

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三、 循环语句

1、while 循环

  while 条件:

    语句1

    语句2

• 直到条件不满足时结束循环，即条件为真循环。条件为 bool 布尔类型， True 为真循环，False 为假跳出循环。

# 二分法循环猜数游戏
def computer_guesses_number():
    # 设置数字范围
    lower_bound = 1
    upper_bound = 100
    attempts = 0

    print("欢迎来到猜数字游戏！")
    print(f"请在心里想好一个 {lower_bound} 到 {upper_bound} 之间的数字。")
    input("按 Enter 键继续...")

    while lower_bound <= upper_bound:
        attempts += 1
        # 使用二分法进行猜测
        guess = (lower_bound + upper_bound) // 2
        print(f"我的猜测是: {guess}")
        feedback = input("如果猜得太高，请输入 'H'；如果猜得太低，请输入 'L'；如果猜对了，请输入 'C': ").upper()

        if feedback == 'H':
            upper_bound = guess - 1
        elif feedback == 'L':
            lower_bound = guess + 1
        elif feedback == 'C':
            print(f"太棒了！我猜中了你的数字 {guess}！")
            print(f"我总共猜了 {attempts} 次。")
            return
        else:
            print("无效输入，请输入 'H', 'L' 或 'C'。")

# 运行游戏
computer_guesses_number()

• 两个 while 可以进行循环嵌套。

# 经典打印99乘法表
i=1
while i<=9:  # 外循环控制 行数
    j=1
    while j<=i:  # 内循环控制 列数
        print(f"{j} * {i} = {i*j}\t",end='')  # 给 end 传参，一行多个输出不换行，\t 控制格式每个输出控制对其格式
        j+=1
    print()
    i+=1

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2、for 循环

  while 特点：循环条件自定义，可自行控制循环条件。

  for 特点：for 循环本质是一种 “轮询” 机制，对一批数据集进行 “逐个处理”，无法自定义循环条件。

  基础语法：

  for 临时变量 in 待处理数据集:

    循环执行的代码

延伸：列表推导式

  列表推导式（List Comprehension）是 Python 中一种优雅且简洁的构建列表的方法，它提供了一种基于现有列表（或其他可迭代对象）创建新列表的表达式。列表推导式通常用于从一个列表中选择、过滤或应用函数变换元素，并生成一个新的列表。

  基本语法：

新的列表 = [表达式 for 变量 in 可迭代对象 if 条件 ]	  # if 条件 (可选)

• 表达式：对每个元素进行的操作或计算。
• 变量：在可迭代对象中遍历的元素的临时变量。
• 可迭代对象：要遍历的列表、元组、字典等。
• 条件（可选）：一个布尔表达式，用于过滤可迭代对象中的元素，if 条件为真时，可迭代对象中的变量才可应用到表达式中。

  示例：

  1) 简单列表推导式： 从一个范围中创建一个新列表，包含平方的数字：

squares = [x**2 for x in range(10)] # range(10) = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]，从 0 计数无下标 10
print(squares) 

打印：
[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

  2) 带条件的列表推导式：创建一个新列表，只包含原列表中的偶数：

original_list = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
even_numbers = [num for num in original_list if num % 2 == 0]
print(even_numbers)  

打印：
[2, 4, 6]

  3) 嵌套列表推导式：创建一个二维列表，其中包含乘法表：

multiplication_table = [[x * y for y in range(1, 11)] for x in range(1, 6)]
print(multiplication_table)

打印：
[
  [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10],
  [2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20],
  [3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30],
  [4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32, 36, 40],
  [5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50]
]

  列表推导式的优点包括：

• 简洁性：可以用一行代码完成列表的创建和变换。
• 可读性：对于简单的操作，列表推导式比传统的for循环更易读。
• 性能：在某些情况下，列表推导式比等价的for循环执行更快。

  然而，也要注意不要过度使用列表推导式，特别是当逻辑变得复杂或难以理解时，传统的for循环可能更清晰。此外，列表推导式不适用于非常大的数据集，因为它们会一次性在内存中创建整个列表，这可能会导致性能问题或内存不足。在这些情况下，生成器表达式可能是更好的选择。

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3、循环中断

  continue: 中断当前块当前次的循环，进入下一次循环。

  break: 中断当前循环块的循环，进入循环体外执行后续代码。

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4、使用循环常见的错误和陷阱

  在使用控制流语句时，开发者可能会遇到一些常见的错误和陷阱。了解这些潜在问题可以帮助你编写更健壮和可靠的代码。以下是一些常见的错误和如何避免它们：

1. 无限循环:
   • 错误：在while或for循环中，如果循环条件永远为真，或者没有适当的退出机制，将导致无限循环。
   • 避免方法：确保循环有条件检查并在适当的时候使用break语句退出循环。
2. 越界访问:
   • 错误：在使用索引访问序列（如列表、元组）时，如果索引超出了序列的范围，将抛出IndexError。
   • 避免方法：在使用索引之前检查它是否在有效范围内。
3. 逻辑错误:
   • 错误：在if-else语句中，错误的逻辑判断可能导致代码执行错误的分支。
   • 避免方法：仔细检查条件表达式，并使用更多的条件测试来验证逻辑。
4. 嵌套循环的复杂性:
   • 错误：过度嵌套的循环可能导致代码难以理解和维护，也可能产生性能问题。
   • 避免方法：尽可能简化循环结构，使用函数或列表推导式来代替复杂的嵌套。
5. 资源未释放:
   • 错误：在使用try-except语句时，如果没有正确地管理资源，如文件句柄或网络连接，可能会导致资源泄露。
   • 避免方法：使用finally子句或上下文管理器（with语句）来确保资源被正确关闭。
6. 异常处理不全面:
   • 错误：在try-except块中，如果没有捕获所有可能的异常，或者捕获了异常但没有适当的错误处理逻辑，可能会导致程序崩溃或产生不可预料的行为。
   • 避免方法：捕获预期的异常，并提供清晰的错误处理逻辑。
7. 继续（continue）使用不当:
   • 错误：在循环中使用continue可能会跳过某些重要的执行步骤，导致逻辑错误。
   • 避免方法：谨慎使用continue，并确保它不会影响循环的预期行为。
8. 变量作用域问题:
   • 错误：在嵌套的控制流结构中，变量的作用域可能不明确，导致意外的覆盖或访问。
   • 避免方法：明确变量的作用域，使用局部变量或通过闭包来保持状态。
9. 循环中的可变迭代器:
   • 错误：在循环中修改正在迭代的可变序列（如列表），可能会导致不可预料的行为。
   • 避免方法：在循环中迭代副本或使用其他数据结构，如元组或集合。
10. 条件表达式滥用:
    • 错误：过度使用条件表达式（三元操作符）可能会使代码难以阅读，尤其是在复杂的表达式中。
    • 避免方法：对于简单的条件，使用条件表达式；对于复杂的逻辑，使用完整的if-else语句。
11. 循环中断（break）的误用:
    • 错误：在嵌套循环中使用break可能只退出内层循环，而不是所有循环。
    • 避免方法：明确break的意图，并在需要退出所有循环时使用标志变量或异常。

  通过了解这些常见的错误和陷阱，你可以更加小心地使用控制流语句，并编写出更加健壮和易于维护的代码。此外，编写单元测试和进行代码审查也是预防和发现这些错误的有效方法。

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  文章到这里就结束了，希望我的分享能为你的技术之旅增添一抹亮色。如果你喜欢这篇文章，请点赞收藏支持我，给予我前行的动力！

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