python学习笔记（4）

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程序的控制结构

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程序的分支结构

根据判断条件结果而选择不同向前路径的运行方式

单分支结构

if <条件> :

<语句块>

例：if True:

print("条件正确")

二分支结构

if <条件> :

<语句块1>

else :

<语句块2>

例：if True:

print("语句块1")

else :

print("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>

例：guess = eval(input())

print("猜{}了".format("对" if guess==99 else "错"))

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>

例：

score = eval(input())
if score >= 60:
grade = "D"
elif score >= 70:    -注意多条件之间的包含关系
grade = "C"
elif score >= 80:   -注意变量取值范围的覆盖
grade = "B"
elif score >= 90:
grade = "A"
print("输入成绩属于级别{}".format(grade))

条件判断及组合

条件判断

操作符	数学符合	描述
<	<	小于
<=	≤	小于等于
>=	≥	大于等于
>	>	大于
==	=	等于
!=	≠	不等于

条件组合

用于条件组合的三个保留字

操作符及使用	描述
x and y	两个条件x和y的逻辑与
x or y	两个条件x和y的逻辑或
not x	条件x的逻辑非

例：

guess = eval(input())
if guess > 99 or guess < 99:
print("猜错了")
else :
print("猜对了")

程序的异常处理

异常处理的基本使用

try :

<语句块1>

except :

<语句块2>

例：

try :
num = eval(input("请输入一个整数: "))
print(num^2)
except :
print("输入不是整数")

或者

try :
num = eval(input("请输入一个整数: "))
print(num^2)
except **NameError**:       -标注异常类型后，仅响应此类异常，异常类型名字等同于变量名
print("输入不是整数")

异常处理的高级使用

try :

<语句块1>

except :

<语句块2>

else :

<语句块3> -else对应语句块3在不发生异常时执行

finally :

<语句块4> -finally对应语句块4一定执行

实例5: 身体质量指数BMI

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))

程序的循环结构

遍历循环

遍历某个结构形成的循环运行方式

for <循环变量> in <遍历结构> :   - 从遍历结构中逐一提取元素，放在循环变量中

<语句块>

遍历循环的应用

• 计数循环(N次)
  
  for i in range(N) :    - 遍历由range()函数产生的数字序列，产生循环
  
  <语句块>
  
  例：

>>> for i in range(5):
print(i)
0
1
2
3
4

• 计数循环(特定次)
  
  for i in range(M,N,K) :
  
  <语句块>
  
  例：

>>> for i in range(1,6,2):
print("Hello:",i)
Hello: 1
Hello: 3
Hello: 5

• 字符串遍历循环
  
  for c in s :   - s是字符串，遍历字符串每个字符，产生循环
  
  <语句块>
  
  例：

>>> for c in "Python123":
print(c, end=",")
P,y,t,h,o,n,1,2,3,

• 列表遍历循环
  
  for item in ls :   - ls是一个列表，遍历其每个元素，产生循环
  
  <语句块>
  
  例：

>>> for item in [123, "PY", 456] :
print(item, end=",")
123,PY,456,

• 文件遍历循环
  
  for line in fi :   - fi是一个文件标识符，遍历其每行，产生循环
  
  <语句块>
  
  例：

>>> for line in fi :
print(line)
优美胜于丑陋
明了胜于隐晦
简洁胜于复杂

无限循环

由条件控制的循环运行方式

while <条件> :   - 反复执行语句块，直到条件不满足时结束

<语句块>

无限循环的应用

无限循环的条件

>>> a = 3
>>> while a > 0 :
a = a - 1
print(a)
2
1
0

循环控制保留字(break 和 continue)

• break跳出并结束当前整个循环，执行循环后的语句
• continue结束当次循环，继续执行后续次数循环
• break和continue可以与for和while循环搭配使用
  
  例：

>>> for c in "PYTHON" :
if c == "T" :
continue
print(c, end=" ")
PYHON
>>> for c in "PYTHON" :
if c == "T" :
break
print(c, end=" ")
PY

注：break仅跳出当前最内层循环

循环的高级用法

循环的扩展

循环与else

for <变量> in <遍历结构> :    -当循环没有被break语句退出时，执行else语句块

<语句块1>    -else语句块作为"正常"完成循环的奖励

else :

<语句块2>   - 这里else的用法与异常处理中else用法相似

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")
PYHON正常退出

>>> for c in "PYTHON" :
if c == "T" :
break
print(c, end="")
else:
print("正常退出")
PY

模块3: random库的使用

random库是使用随机数的Python标准库

• 伪随机数: 采用梅森旋转算法生成的(伪)随机序列中元素
• random库主要用于生成随机数
• 使用random库: import random
  
  random库包括两类函数，常用共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

函数	描述
seed(a=None)	初始化给定的随机数种子，默认为当前系统时间 >>>random.seed(10) #产生种子10对应的序列
random()	生成一个[0.0, 1.0)之间的随机小数>>>random.random() 0.5714025946899135

例：

>>> import random
>>> random.seed(10)
>>> random.random()
0.5714025946899135

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 >>>random.randint(10, 100) 64
randrange(m, n[, k])	生成一个[m, n)之间以k为步长的随机整数 >>>random.randrange(10, 100, 10) 80
getrandbits(k)	生成一个k比特长的随机整数 >>>random.getrandbits(16) 37885
uniform(a, b)	生成一个[a, b]之间的随机小数 >>>random.uniform(10, 100) 13.096321648808136
choice(seq)	从序列seq中随机选择一个元素 >>>random.choice([1,2,3,4,5,6,7,8,9]) 8
shuffle(seq)	将序列seq中元素随机排列，返回打乱后的序列 >>>s=[1,2,3,4,5];random.shuffle(s);print(s) [3, 5, 1, 2, 4]

实例6: 圆周率的计算

公式法：

#CalPiV1.py
pi = 0
N = 100
for k in range(N) :
pi += 1/pow(16,k)*( \
4/(8*k+1) – 2/(8*k+4) - \
1/(8*k+5) – 1/(8*k+6))
print("圆周率值是: {}".format(pi))

蒙特卡罗方法:

#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("圆周率值是: {}".format(pi))
print("运行时间是: {:.5f}s".format(perf_counter()-start))