Question

流程控制是一门程序语言的基本，掌握Python流程控制语句就已经能够实现很多算法了。本节主要介绍Python的条件分支结构if语句和两种主要循环结构while语句和for语句，并在最后详细讲解Python函数的用法。如果读者有一定的编程基础，对条件分支、循环和函数这3种结构比较熟悉，那么本节的内容是简单的。如果读者初入编程，请认真阅读本节，这些内容是你日后编程的基础。

2.3.1 if语句

如果你的任务是输出两个数a和b之间的较大者，那么你的思路应该是这样的：

如果
a大于
b：输出
a否则：输出
b

如果想通过Python实现上面的思想，就必须借助if语句实现条件分支。在介绍if语句前，我们先来了解布尔表达式的相关内容。

1.布尔表达式

在3.2节中我们简单介绍过布尔值，而布尔表达式是返回一个布尔值（或称为真值）的表达式。首先下面的值作为布尔表达式的时候，会直接返回假（False）：

False ,None ,0 , "" , () ,[] , {}

也就是说，标准值False和None，数字0和所有空序列都为False，其余的单个对象都为True。

在表达式运算的过程中，True会视为数值1，False会视为数值0，这与其他编程语言是相似的。逻辑表达式是布尔表达式的一种，逻辑表达式指的是带逻辑操作符或比较操作符（如>，==）的表达式。逻辑表达式返回的是False或者True。代码清单2-2举了一些带True和False的表达式运算的例子：

代码清单2-2 布尔表达式

print "布尔表达式
"
print True,False
# result: True,False
print True == 1
# result: True
print True + 2
# result: 3
print True + False*3
# result: 1
print 3 > 2
# result: True
print (1 < 3)*10
# reuslt: 10

*代码详见：示例程序/code/2-3.py

2.条件分支

到目前为止的程序都是一条一条语句顺序执行的，现在我们的程序开始有了选择和判断的能力。if语句能够设置分支，有且只有1条分支会被执行，这和我们日常语言中的“如果”是一样的。if语句的一般格式如下：

if 布尔表达式
1：
    分支一
elif 布尔表达式
2：
    分支二
else：
    分支三

程序会先计算第一个布尔表达式，如果结果为真，则执行第一个分支的所有语句。如果为假，则计算第二个布尔表达式，如果第二个布尔表达式结果为真，则执行第二个分支的所有语句。如果结果仍然为假，则执行第三个分支的所有语句。如果只有两个分支，那么不需要elif，直接写else即可，如果有更多的分支，那么就需要添加更多的elif语句。Python中没有switch和case语句，多路分支只能通过if-elif-else来实现。注意整个分支结构中是有严格的退格缩进要求的。代码清单2-3给出一些例子。

代码清单2-3 条件分支

print "条件分支
"
# 例
1     判断天气
weather = 'sunny'
if weather =='sunny':
    print "shopping"
elif weather =='cloudy':
    print "playing football"
else:
    print "learning python"
#result: shopping
# 例
2     选择两个数的较大者
import math
a = math.pi
b = math.sqrt(9.5)
if a>b:
    print a
else:
    print b
# result: 3.14159265359
# 例
3     3个数简单排序
first = 1
second = 2
third = 3
if second<third:
    t = second
    second = third
    third = t
if first<second:
    t = first
    first = second
    second = t
if second<third:
    t = second
    second = third
    third = t
print first,'>',second,'>',third
# result: 3 > 2 > 1

*代码详见：示例程序/code/2-3.py

2.3.2 while循环

1.while语句

计算机比人类愚蠢得多，但计算机的优势是它能够无休止地进行计算。2016年3月谷歌的人工智能机器AlphaGo击败棋力世界排名前十的李世石，这个新闻引起了强大轰动。很多人不理解人工智能为何能够超越人脑。可以这样简单地理解，AlphaGo能够日夜不停地自我对弈，不断提高实力，而且速度比人类快得多，它的胜利是可以预见的。

回归正题，似乎我们现有的知识要让程序重复地做一件事，就只能重复地写相同的代码，显然这不合理。为此，我们需要掌握一个重要的概念——循环。while循环是最常用的循环之一，它的格式如下：

while 布尔表达式：
    程序段

只要布尔表达式为真，那么程序段将会被执行，执行完毕后，再次计算布尔表达式，如果结果仍然为真，那么再次执行程序段，直至布尔表达式为假。举一个例子，如果要计算1到1000的和是多少，那么可以：

a=1000
s=0
while a:
    s+=a
    a-=1

当a为0时while循环便会自动停止并且s就是求和的结果。

2.break和continue

下面看两个简单的语句，它们只有嵌套在循环中才起作用，分别是break语句和continue语句。它们的作用如下：

·break：跳出最内层循环。

·continue：跳到最内层循环的首行。

简单来说，break用于中止循环，注意，如果一个while语句嵌套在另一个while语句内，即程序中有双层循环，内层循环中的break语句仅仅退出内层循环并回到外层循环。而continue语句是中断当前的循环并回到循环段的开头重新执行程序。首次接触continue的读者可能比较难理解，代码清单2-4举出了一些例子。

代码清单2-4 while语句

print '''while语句
'''
# 例
1 1到
1000求和
a = 1000
s = 0
while a:
    s+=a
    a-=1
print s
#result: 500500
# 例
2 简单计算
while True:
    s = input('1+2=')
    if s ==3:
        print '答案正确
'
        break
    if s>=0 and s<=9:
        continue
print '答案是个位数
'

*代码详见：示例程序/code/2-3.py

2.3.3 for循环

for循环在Python中是一个通用的序列迭代器，可以遍历任何有序的序列。for语句可作用于字符串、列表、元组，这些数据结构在2.4节将会详细介绍，本节我们的例子需要用到这些数据结构。程序语言的学习是一个循环的学习过程，与其他学科不同，程序语言的知识是相互紧扣的。读者阅读本节有困难的话可以先跳到2.4节。

1.for语句

Python中的for语句接受可迭代对象，如序列和迭代器作为其参数，每次循环调取其中一个元素。在代码清单2-5中，我们给出了for循环对字符串、列表的遍历。Python的for循环看上去像伪代码，非常简洁，如代码清单2-5所示。

代码清单2-5 for语句

print '''简单
for循环
'''
# 对列表和字符串进行迭代
for a in ['e','f','g']:
print a,
# result:e f g
print
for a in 'string':
print a,
# result:string

*代码详见：示例程序/code/2-3.py

2.range（）函数

如果你希望Python能像C语言的格式进行循环，就需要一个数字序列，range（）函数能够快速生成一个数字序列。如：

>>>range(5)
[0,1,2,3,4]

那么Python中for i in range（5）的效果和C中for（i=0；i＜5；i++）的效果是一样的。而range（a，b）能够返回列表[a，a+1，…，b-1]（注意不包含b），这样for循环就可以从任意起点开始，任意终点结束。range（）函数经常和len（）函数一起用于遍历整个序列。len（）函数能够返回一个序列的长度，for i in range（len（L））能够迭代整个列表L。虽然直接使用for循环似乎也可以实现这个目的，但是直接使用for循环难以对序列进行修改（因为每次迭代调取的元素并不是序列元素的引用），而通过range（）和len（）函数可以快速通过索引访问序列并对其进行修改。请看下面的代码清单2-6：

代码清单2-6 range（）函数

print '''range()函数
'''
print range(2,9)
# result: [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
print range(2,9,3)  #相邻元素的间隔为
3
# result: [2, 5, 8]
print '-'*70
# 直接使用
for循环难以改变序列元素
L = [1,2,3]
for a in L:
    a+=1  #a不是引用，
L中对应的元素没有发生改变
print L  
# result: [1,2,3]
# range()与
len()函数遍历序列并修改元素
for i in range(len(L)):
    L[i]+=1  #通过索引访问
print L 
# result: [2,3,4]

*代码详见：示例程序/code/2-3.py

3.循环中的else语句

for循环同样支持break和continue语句。循环语句可以有一个else语句，当for循环迭代整个列表后或while循环条件变为假时，循环并非通过break语句终止时，便会执行这个else语句。下面给出一个实现简单搜索质数的例子（见代码清单2-7）。

代码清单2-7 循环中的else语句

print '''循环中的
else语句
'''
# 简单搜索质数
for n in range(2,10):
    for x in range(2,n):
        if n%x ==0: # 含有非普通因子
print n,'equals',x,'*',n/x
        break
    else:
        print n,'是一个质数
' # 仅含有普通因子，说明这是一个质数

*代码详见：示例程序/code/2-3.py