Python语言程序设计3.docx

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Python语言程序设计3

第三周分支与循环

3.1程序基本结构

1.程序流程图一用规定的一系列图形、流程线和文字说明算法中的基本操作和控制流程。

流程图的基本元素包括：

（1）表示相应操作的框

（2）带箭头的流程线

（3）框内外必要的文字说明

2.设计程序框图的步骤：

（1）用自然语言表述算法步骤

（2）确定步骤逻辑结构，用相应框图表示

（3）流程线连接框图，加上终端框，得到整个算法的程序框图

3.任何算法都可以由顺序、选择、循环三种基本结构组合实现:

（1）顺序结构：

按逻辑顺序自上而下依次运行的结构，如：

温度转换

程序；

（2）选择结构（分支结构）：

在算法中通过对条件的判断，根据条件

是否成立而选择不同流向的算法结构；

（3）循环结构:

指在一定条件下反复执行某部分代码的操作；

3.2简单分支

PM2.5空气质量等级

0-35双

36-75良

7&115而污染

116-150中度污染~

151-250重度污染

251-500严1E台染

PM2.5指数分级程序功能IPO模式描述：

输入：

接受外部输入PM2.5值

处理：

空气质量分级算法

输出：

打印空气质量提醒

PM2.5指数分级伪代码

IfPM2.5值,75

打印空气污染警告

IfPM2.5值＜35

打印空气质量优，建议户外运动

流程图如图所示:

1.#pm25.py

3.

2.

#空气质量提醒

4.

defmain（）:

5.

PM=eval（input（"Whatistoday'sPM2.5?

"））

6.

#打印相应提醒

7.

8.

print（"Unhealthy.Becareful!

"）

9.

10.

print（"Good.Gorunning!

"）

11.

main（）

if

PM>75:

if

PM<35:

PM2,5H?

7S?

PM2_5ffl<35?

程序5:

【运行结果】

Unhealthy.Becareful!

（1）If语句格式:

If:

【注】＜condition＞是条件表达式，＜body＞是一个或多个语句序列

输入PM23的值

打印空♦污染警告

as设户外运动

先判断〈condition〉条件，若true,则执行,再转向下一条语句；

若false,则直接跳过,转向下一条语句

（2）简单条件构造

①简单条件基本形式

②是关系操作符<,<=,==,>=,>,!

=

③使用“="表示赋值语句，使用“==”表示等于

④除数字外，字符或字符串也可以按照字典顺序用于条件比较

⑤是布尔表达式，为bool类型

布尔值的真假以True和False表示

（3）二分支语法结构

If:

else:

程序6:

[python]viewplaincopy

1.#quadratic.py

2.#计算二次方程的实数根程序

3.importmath

4.defmain（）:

5.

））

print（"Thisprogramfindstherealsolutionstoaquadratic\n"

6.a,b,c=eval（input（"Pleaseenterthecoefficients（a,b,c）:

'

7.delta=b*b-4*a*c

8.ifdelta>=0:

9.discRoot=math.sqrt（delta）

10.root1=（-b+discRoot）/（2*a）

11.root2=（-b-discRoot）/（2*a）

12.print（"\nThesolutionsare:

",root1,root2）

13.else:

14.print（"Theequationhasnorealroots!

"）

15.main（）

【运行结果】

输出：

Thisprogramfindstherealsolutionstoaquadratic

输入：

Pleaseenterthecoefficients（a,b,c）:

1,2,3

Theequationhasnorealroots!

3.3多分支

（1）多分支决策

要解决双根问题，就需要对delta等于0的情况进行处理。

语句的结构上要引入嵌套结构:

1当delta<0,处理无实根情况

2当delta=0,处理实根情况

3当delta>0,处理双根情况

一种方案是在程序中使用两个if-else语句。

把一个复合语句放到另一个语句的结构之中称为嵌套。

1.多分支决策是解决复杂问题的重要手段之一

2.一个三分之决策可以由两个二分支结构嵌套实现

3.使用if-else描述多分支决策时，

实现更多分支需要更多嵌套，影响程序易读性

Python使用if-elif-else描述多分支决策，简化分支结构的嵌套问题。

格式如下：

If:

elif:

elif:

else:

〈defaultstatements〉

例：

程序7:

[python]viewplaincopy

1.#quadratic.py

2.importmath

3.defmain（）:

4.

print（"Thisprogramfindstherealsolutionstoaquadratic\n"

5.a,b,c=eval（input（"Pleaseenterthecoefficients（a,b,c）:

"））

6.delta=b*b-4*a*c

7.ifa==0:

8.x=-b/c

9.print（"\nThereisansolution",x）

10.elifdelta<0:

11.print（"\nTheequationhasnorealroots!

"）

12.elifdalta==0:

13.x=-b/（2*a）

14.print（"\nTheereisadoublerootat",x）

15.else:

16.discRoot=math.sqrt（delta）

17.root1=（-b+discRoot）/（2*a）

18.root2=（-b-discRoot）/（2*a）

19.print（"\nThesolutionsare:

",root1,root2）

20.

main（）

riirtimub

3.4异常处理

异常处理语句

python使用try-except…，可使程序不因运行错误而崩溃

Python的异常处理语句还可以使用else和finally关键字

（可选项，若使用则else必须在finally之前）

格式如下：

try:

except:

except:

except:

else:

finally:

try・•・except可以捕捉任何类型的错误

对于二次方程，还会有其他可能的错误

如：

输入非数值类型（NameError）

输入无效的表达式（SyntaxError）等

此时可以用一个try语句配多个except来实现

程序8:

[python]viewplaincopy

#异常处理测试

1.defmain（）:

2.try:

3.number1,number2=eval（input（"Entertwonumbers,

4.separatedbyacomma:

"））

5.result=number1/number2

6.exceptZeroDivisionError:

7.print（"Divisionbyzero!

"）

8.exceptSyntaxError:

9.print（"Acommamaybemissingintheinput"）

10.else:

11.print（"Noexceptions,theresultis",result）

12.finally:

13.print（"executingthefinalclause"）

14.main（）

【运行结果】

输出：

输入:

Entertwonumbers,separatedbyacomma:

12

Acommamaybemissingintheinput

executingthefinalclause

Entertwonumbers,separatedbyacomma:

3,2

Noexceptions,theresultis1.5

executingthefinalclause

Entertwonumbers,separatedbyacomma:

3,0

Divisionbyzero!

executingthefinalclause

•【实例】三者最大值

•[IPO]

输入：

三个数值

处理：

三者最大算法

输出：

打印最大值

【算法比较】

①通盘比较一将每一个值与其他所有值比较以确定最大值

工士xl>=x2Hi-,xl>=x3:

max=xl

q-x2>=义1?

ax2>=：

max=x2

else1

max-x3

三个值的情况比较简单，如果是五值比较复杂，而且效率低（因为表达式没有被充分利用）

②决策树一避免冗余比较

结构更加复杂！

③顺序处理一逐个扫描每个值，保留最大者

【程序】程序9:

#program:

maxn.py

#寻找一组数中的最大值

defmain（）:

n=eval（input（"Howmanynumbersarethere?

"））

#将第一个值赋值给max

max=eval（input（"Enteranumber>>"））

#连续与后面n-1值进行比较

foriinrange（n-1）:

x=eval（input（"Enteranumber>>"））

ifx>max:

max=x

print（"Thelargestvalueis",max）

•1

•2

•3

•4

•5

•6

•7

•8

•9

•10

•11

•12

•13

・1

・2

・3

・4

main（）

•5

•6

•7

•8

•9

•10

•11

•12

•13

【运行结果】

Howmanynumbersarethere?

5

Enteranumber>>9

Enteranumber>>6

Enteranumber>>3

Enteranumber>>10

Enteranumber>>20

Thelargestvalueis20

max=xl

ifx2>maxrmax=x2

ifx3>max:

④使用Python内置函数max（）max=k3

3.5基本循环结构

（1）for循环

Python可以使用for语句循环遍历整个序列的值，格式如下:

forin:

在for循环中，循环变量var遍历了队列中的每一个值，循环变量var遍历了队列中的每一个值，循环语句体为每个值执行一次

例：

for循环求平均数

•IPO:

输入：

待输入数字个数，数字

处理：

平均数算法

输出：

平均数

通用设计方案：

o①输入数字的个数n

o②将sum初始化为0o③循环n次：

输入数字x

将x加入sum中

o④将sum/n作为平均数输出出来

•程序10:

#average1.py

n=eval（input（"Howmanynumbers?

"））sum=0.0

foriinrange（n）:

x=eval（input（"Enteranumber>>"））

sum=sum+x

print（"\nTheaverageis",sum/n）

・1

・2

・3

・4

・5

・6

・7

・1

・2

・3

【运行结果】

Howmanynumbers?

3

Enteranumber>>5

Enteranumber>>7

Enteranumber>>6

Theaverageis6.0

for循环的缺点：

程序开始时必须提供输入数字总数，以提供固定循环次数

大规模数字则需要用户数清楚个数

为此，python提供了另一种循环模式即无限循环，不需要提前知道循环次数

（2）while循环

语句格式：

while

•4

•5

•6

•7

•1

•2

・1

•2

条件总是在循环体执行之前被判断，这种结构又被称为前测循环（当型循环）

如果循环体没有对i初始化或循环体没有累加，条件判断一直为真，循环体将一直执行，即为死循环程序，这时通常使用Ctrl+C来终止一个程序

（3）break语句退出循环

例：

程序11:

#TestBreak.py

sum=0

number=0

whilenumber<20:

number+=1

sum+=number

ifsum>100:

break

print（"Thenumberis",number）

print（"Thesumis",sum）

♦1

♦2

♦3

♦4

♦5

♦6

•7

・8

•9

•10

♦1

♦2

♦3

•4

•5

•6

•7

•8

•9

•10

【运行结果】

Thenumberis14

Thesumis105

（4）continue一结束本次循环

即跳出循环体中下面尚未执行的语句，对于while循环，继续求解循环条件；对于

for循环，继续遍历循环列表

continue语句和break语句的区别：

continue语句只结束本次循环，而不终止整个循环的执行，而break语句则是直接结束整个循环流程，不再判断循环条件是否成立

（5）循环语句中的else一不满足循环条件时执行

3.6通用循环构造方法

（1）交互式循环

交互式循环是无限循环的一种，允许用户通过交互的方式重复程序特定部分

■oredata[0]=y';

k・«val（input{1*^!

itri口g电工»L））tum=aum+、count"count+1

MOrvdata=Input（yauhavemorenuabeo（yesorno）?

H）t?

he।ithynur-bersast9ua/cQUDt>

（2）哨兵循环

执行循环直到遇到特定的值，循环语句才终止执行

设计方法：

①设定一个哨兵值作为循环终止的标志

②任何值都可以做哨兵，但要与实际数据有所区别

ALlJtS牝工I=：

k=eval（xStr）sum,sum*xcount*count+XxStr■input（<+Enteranunbertoquit）»"）

（3）文件循环

面向文件的方法是数据处理的典型应用，可以事先将数据录入到文件，便于编辑修改，python中采用readline（）方法中的endoffile循环模式

（4）循环嵌套

决策和循环互相嵌套可以实现复杂算法，假设数字以逗号分隔出现在文件的同一行上

（3）（4）整合程序如图：

♦average?

.pydefsainO;

flleName=inputC'WtiAtfilearethenumbersinJ'）uifLie=open.（flleiNaner'rr>sm-0,0count■0line.infile*readline0rfhiLalineEp'n:

■为line中的值更新其count和simforxStrinline.split4:

sum■aw+«val（xStz）count=count+1line-Infxle.readline（）

print（ig*'t!

.1；r-5二:

二上升：

」；isH,,aum/count）

main《）

3.7死循环和循环嵌套

（1）死循环一无法靠自身的控制中止的循环

先接受输入，再判断循环条件是否满足。

在Python中没有后测循环语句，但可以通过while和break语句间接实现，如：

nwnber=-1xh.enumber<0:

number-eval{input（flEnterapositivenumber:

K>10

死循环的使用：

通过死循环可以一直检测捕捉特定异常

（3）半路循环一循环判断条件在循环体的中部

print（

number-（inputCif・X。

:

break

（2）后测循环（直到型循环）

number-eval（input{Entetx>■0:

break

■如果数字有效则跳出循环

死循环

K10

a二丸BnT

3.8布尔表达式

条件语句和循环语句都使用布尔表达式作为条件

布尔值为真（True）或假（Flase）

（1）布尔操作符：

and,or,not

and和or用于组合两个布尔表达式，并产生一个布尔结果

and

or

•1

•2

•1

•2

not运算符计算一个布尔表达式的反值

not

•1

•1

（2）布尔操作符的优先级：

not>and>or

not口值表

and亘值表or真值表

例：

壁球比赛计分:

♦假设scoreA和scoreB代表两个壁球选手的分数

o规则1:

只要一个选手达到了15分，本场比赛就结束

即：

scoreA==15orscoreB==15

o在程序中构造一种循环条件，对游戏结束条件取反，只要比赛还没有

结束游戏就一直进行下去

即：

whilenot（scoreA==15orscoreB==15）#比赛继续

o规则2:

如果一方打了七分而另一方一分未得时，比赛也结束

即：

scoreA==15orscoreB==15or（a==7andb==0）or（b==

7anda==0）

o需要一个团队赢得至少两分才算赢，即其中一个队已经达到了15分，且分数差异至少为2时比赛结束（排球）

即：

（a>=15orb>=15）andabs（a-b）>=2

（3）布尔代数：

布尔表达式遵循特定的代数定律，这些规律被称为布尔逻辑或布尔代数

布尔代数

aandfalse==false

代数

a*0=0

代数布尔代数

a*1=aaandtrue==a

a+0=0aorfalse==a

①任何数据和true进行or操作都是真

②and和or操作符都符合分配率

③not操作符可负负抵消

④德摩根定律：

not放进表达式后,and和or发生变化

如：

not（aorb）==（nota）and（notb）

not（aandb）==（nota）or（notb）

⑤布尔代数的应用一用德摩根定律分析和简化表达式

（4）布尔表达式作为决策一判断退出循环

条件

①对于数字（整数和浮点数）的零值被认为是false,任何非零值都是true

②bool类型是特殊的整数

③布尔表达式具有短路求值的特性