第4章 if语句与循环语句

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第4章 if语句与循环语句
4.1 问题：Python控制语句有何特点？
4.2 if语句
4.2.1 if语句格式
4.2.2 if语句
4.2.3 使用and连接条件语句
4.2.4 元素是否在列表中
4.2.5 缩进易出现的问题
4.3 循环语句
4.3.1 for循环
4.3.2 while 循环
4.3.3 嵌套循环
4.3.4 break跳出循环
4.3.5 continue加快循环
4.3.6 列表推导式
4.4 练习

4.1 问题：Python控制语句有何特点？

在Python中，可以把循环语句、if语句放在一行里，而这就是Python控制语句的特点之一。把if与循环语句组合在一起，既增量了Python代码的可读性，也使Python代码更加简洁、高效。例如,选出列表lst7=[98,97,87,88,76,68,80,100,65,87,84,92,95,87]中大于90的元素，Python只要一句即可完成。

[i for i in lst7 if i >90]  # [98, 97, 100, 92, 95]

1	[i for i in lst7 if i >90] # [98, 97, 100, 92, 95]

由此，可见Python语言的简洁和高效。Python的控制语句可以有机组合在一行，Python的控制语句还可与表达式写在一行，如下语句：

[int(i*0.5) for i in lst7 if i>90]

1	[int(i*0.5) for i in lst7 if i>90]

类似的特点还有很多，后续章节我们会经常看到。

4.2 if语句

在实际生活中，我们经常遇到分类统计的情况。对不同分类或不同状态，做不同处理，如果用程序实现的话，可以用if语句来实现。

4.2.1 if语句格式

if语句用于检测某个条件是否满足。满足，执行一个逻辑块；不满足则执行另一个逻辑块。if语句的一般格式为：
if 条件 :
代码块1
else:
代码块2
Rrrr
这是只有两种情况，如果情况更多，可以使用更多分支的if语句，如下代码样例。
if 条件1 :
elif 条件2 ：
else:
代码块3
if语句以关键字if开头，然后跟一个布尔表达式或if条件，if条件后面是一个冒号（:），代码块1、代码块2等都缩进4格，以相同缩进作为代码块的标志，同级代码块必须用相同的缩进格数。多一个或少一个都会报错，这条规则必须严格遵守。Python将冒号:作为if、循环语句、函数定义一行的结束标记。

4.2.2 if语句

给出一个年龄值，利用if-elif-else结构，判断该年龄值属于哪个年龄段。以下是实现代码。

#给定一个年龄值
age=32
#用if进行判断，这个年龄是少年还是青年或中年或老年
if age<=6:
    print("是童年")
elif 7<=age

#给定一个年龄值

age=32

#用if进行判断，这个年龄是少年还是青年或中年或老年

if age<=6:

print("是童年")

elif 7<=age

4.2.3 使用and连接条件语句

根据给定年龄，判断属于哪个年龄段的问题，if的条件也可用and连接。

#给定一个年龄值
age=40
#用if进行判断，这个年龄是少年还是青年或中年或老年
if age<=6: print("是童年") elif age>=7 and age=18 and age=41and age

#给定一个年龄值

age=40

#用if进行判断，这个年龄是少年还是青年或中年或老年

if age<=6: print("是童年") elif age>=7 and age=18 and age=41and age

4.2.4 元素是否在列表中

如果要判断一个元素是否在一个列表或元组中，可以使用in或not in 的方法。当列表非常大时，这种方法效率非常高。例如，判断"keras"是否在列表lst42=["Pythoon","Numpy","Matplotlib","OpenCV","Sklearn","Pytorch","Keras","TensorFlow"],假设列表lst42表示目前环境已安装的软件。我们用if语句中带not的条件即可，具体实现如下：

lst42=["Pythoon","Numpy","Matplotlib","OpenCV","Sklearn","Pytorch","Keras","TensorFlow"]

v="keras"
if v in lst42:
    print("keras在列表中")
else:
print("keras不在列表中")

lst42=["Pythoon","Numpy","Matplotlib","OpenCV","Sklearn","Pytorch","Keras","TensorFlow"]

v="keras"

if v in lst42:

print("keras在列表中")

else:

print("keras不在列表中")

结果：keras不在列表中
这个结果乍一看，与我们的期望不一样，keras应该在lst42中，不过仔细再看一下，问题在大小上，lst42中是"Keras"，第一个字母是大写，而我们使用的keras为小写。为此，我们可以把lst42的字符全变成小写，然后再进行比较，修改后的代码如下;

v="keras"
#把列表lst42的每个元素变成小写
if v in [s.lower() for s in lst42]:
    print("keras在列表中")
else:
print("keras不在列表中")

v="keras"

#把列表lst42的每个元素变成小写

if v in [s.lower() for s in lst42]:

print("keras在列表中")

else:

print("keras不在列表中")

结果：keras在列表中

4.2.5 缩进易出现的问题

Python是通过缩进来判断是否属于一个代码块，而不是通过显式的{}或[]等来说明。所以出现缩进问题不易发现，与缩进有关还一个冒号，在Python中冒号往往表示Python一个语句的结束，一个逻辑块的开始（这句话不一定很准确）。我们先看一些易疏忽的问题。
（1）忘记缩进

a=8
if a

a=8

if a

这个if语句将报错，因 if a （2）忘记加上冒号

if a

if a

这个语句将会在else报错，因else后没有冒号。
（3）有缩进，但缩进的格数不同

if a

if a

这个if语句也会报错，因这两个print语句属于同一级的逻辑块，但缩进的格数不一致。
为尽量避免类似问题，大家编写代码时，尽量使用一些工具，如PyCharm,或Jupyter等，使用这些工具，遇到冒号回车将自动缩进，而且报错后，出错的地方会高亮或被标注。

4.3 循环语句

循环语句用来重复执行一些代码块，通常用来遍历序列、字符串、字典、迭代器等，然后对其中每个元素做相同或类似处理，字典、迭代器后续将介绍。Python有两种循环：for循环和while循环。for循环通常用于已知对象，while循环基于某个条件，满足这个条件循环执行，否则结束循环。

4.3.1 for循环

我们先看for循环的一个简单实例，从range(10)中每次读取一个数，然后打印这个数。

for i in range(10):
print(i)

1 2	for i in range(10): print(i)

for循环的关键字为for，接下来是循环变量（这里为i，当然也可是其它变量），然后是关键字in，关键字in后是序列、字符串、字典等可迭代对象，最后以冒号结束。每次循环结束时，循环变量就被设置成下一个值，直到获取最后一个值为止。
for循环与if语句一起使用，可以产生各种各样的数据，比如，利用for循环及if语句可以统计列表lst41=["a","b","a","a","b"]中的a和b各出现多少次。
列表lst41的分类统计，用代码实现如下：

#定义两个变量，用来保存分类数
a_n=0
b_n=0

#遍历列表lst41
for i in lst41:
    if i=="a":
        a_n+=1  #代码块1，累加a出现的次数
    else:
        b_n+=1  #代码块2,与代码块1有相同的缩进
#打印分类数
print("a的个数是:",a_n)
print("b的个数是:",b_n)

#定义两个变量，用来保存分类数

a_n=0

b_n=0

#遍历列表lst41

for i in lst41:

if i=="a":

a_n+=1 #代码块1，累加a出现的次数

else:

b_n+=1 #代码块2,与代码块1有相同的缩进

#打印分类数

print("a的个数是:",a_n)

print("b的个数是:",b_n)

4.3.2 while 循环

while循环的执行过程：首先检查循环条件为True或False，如果为True，就执行循环体；如果为False，就跳出循环，执行后面的语句。我们用while循环实现上节for循环的内容。

i=0
while i <len(range(10)):
    print(i)
i=i+1   #每次循环加1

i=0

while i <len(range(10)):

print(i)

i=i+1 #每次循环加1

使用while循环时，要避免出现死循环问题，如果这个while 循环少了i=i+1这个条件，，那么这个循环将一直执行下去，除非强制结束循环或按ctrl+c停止执行当前任务。

4.3.3 嵌套循环

Python中for循环和while循环都可以进行循环嵌套，for循环中又有for循环或while循环；while循环中有while循环或for循环。
这里我们看一个for循环中又有for循环的情况。比如要累加列表lst42=[[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]中这9个数据，可以先用一个for循环里面的每个列表，然后，再用一个for循环累加取出的每个列表的元素。具体实现如下;

lst42=[[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]
n=0
for lst in lst42:
    for j in lst:
        n=n+j
print("累加结果：",n)

lst42=[[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]

n=0

for lst in lst42:

for j in lst:

n=n+j

print("累加结果：",n)

循环是很耗资源的，实现编程中要尽量避免使用循环，尤其是循环嵌套，因循环嵌套可读性较差，更重要的是耗资源又慢。后续我们将介绍不使用循环，直接利用矩阵进行计算，其性能是使用循环的几倍甚至几十、几百倍。

4.3.4 break跳出循环

在for循环、while循环都可以使用break跳出整个循环，不再执行剩下的循环语句。如果break在循环嵌套里，break将跳出所在或当前循环。
比如，在一个列表中，查找一个单词，如果没有找到继续查询，一旦找到，就停止查找，退出循环。

lst43=["悟空","八戒","白骨精","唐僧","沙僧","牛魔王"] 
#变量用来记录找的次数或循环次数
i=1
for item in lst43:
    #与列表中每个元素进行匹配，一旦匹配上，打印已找到，然后退出循环。
    if item=="白骨精":
        print("找了%d次，终于找到了！"%(i))
        break
    else:
        i=i+1
print("总的查询次数:%d次"%i)

lst43=["悟空","八戒","白骨精","唐僧","沙僧","牛魔王"]

#变量用来记录找的次数或循环次数

i=1

for item in lst43:

#与列表中每个元素进行匹配，一旦匹配上，打印已找到，然后退出循环。

if item=="白骨精":

print("找了%d次，终于找到了！"%(i))

break

else:

i=i+1

print("总的查询次数:%d次"%i)

结果：
找了3次，终于找到了！
总的查询次数:3次
从总的查询次数是3次，可以看出，一旦找到就停止循环，不再查找了。

4.3.5 continue加快循环

与break跳出循环不同，continue不是立即跳出整个循环，而是立即返回循环开头，继续循环，直到循环结束。
上面这个查找例子，如果把break，换成continue，会是什么情况呢？

lst43=["悟空","八戒","白骨精","唐僧","沙僧","牛魔王"] 
#变量用来记录找的次数或循环次数
i=1
for item in lst43:
    #与列表中每个元素进行匹配，一旦匹配上，打印已找到，然后退出循环。
    if item=="白骨精":
        print("找了%d次，终于找到了！"%(i))
        continue
    else:
        i=i+1
print("总的查询次数:%d次"%i)

lst43=["悟空","八戒","白骨精","唐僧","沙僧","牛魔王"]

#变量用来记录找的次数或循环次数

i=1

for item in lst43:

#与列表中每个元素进行匹配，一旦匹配上，打印已找到，然后退出循环。

if item=="白骨精":

print("找了%d次，终于找到了！"%(i))

continue

else:

i=i+1

print("总的查询次数:%d次"%i)

结果：
找了3次，终于找到了！
总的查询次数:6次
说明找到白骨精后，循环还继续，直到找遍列表中所有元素为止。
break结束循环，continue继续循环，这就是两种最大的区别。

4.3.6 列表推导式

这节主要介绍列表推导式，列表推导式提供了一种简单明了的方法来创建列表。
它的结构是在一个中括号里包含一个表达式，然后是一个for语句，后面再接0个或多个for或者if语句。那个表达式可以是任意的，意味着你可以在列表中放入任意类型的对象。返回结果将是一个新的列表。以下通过实例来说明。
假设我们要把从1到100这100个自然数中的偶数取出来，为实现这个需求，我们采用两种方法，一种是普通方法，另一种是采用列表推导式，然后，比较两种方法。
（1）使用普通方法
使用普通方法就是先创建一个空列表，执行一个循环语句，在循环语句里加上if语句，判断是否为偶数，是偶数则追加到这个列表中。

#定义一个空列表
even=[]
#range(1,101)生成1到100自然数
for i in range(1,101):
    if i%2==0:
        even.append(i)

#定义一个空列表

even=[]

#range(1,101)生成1到100自然数

for i in range(1,101):

if i%2==0:

even.append(i)

（2）使用列表推导式
使用列表推导式，就是把for循环和if语句在一行来完成整个逻辑，具体代码如下：

[i for i in range(1,101) if i%2==0]

1	[i for i in range(1,101) if i%2==0]

一句话就搞定了，简洁明了，还高效！

4.4 练习

（1）求1到100连续自然数中偶数的和
（2）列表[2,4,-1,0,10,0,-2,9]按升序排序。
（3）编写一个脚本，对任意一个列表进行升序排序
（4）过滤第（2）题的列表中小于等于0的值。
（5）假设x=[1,2,3],y=[4,5,6],求两点x，y之间的距离。

x=[1,2,3]
y=[3,4,5]
d=0
for i in range(len(x)):
    d=d+(x[i]-y[i])**2
print(d)

x=[1,2,3]

y=[3,4,5]

d=0

for i in range(len(x)):

d=d+(x[i]-y[i])**2

print(d)

（6）编写一个程序，统计从1到99共有多少个6字。

j=0
for i in range(1,100):
    s1=str(i)
    if i>10:
        if int(s1[0])==6 or int(s1[1])==6:
            j+=1            
print(j+2)  #加上6和66中的一个6

j=0

for i in range(1,100):

s1=str(i)

if i>10:

if int(s1[0])==6 or int(s1[1])==6:

j+=1

print(j+2) #加上6和66中的一个6