第一章 程序基本结构

程序的基本结构是分为顺序结构, 分支结构与循环结构这三种的.
关于分支结构, 为 if…elif…else 的程序解释和三目运算符.
关于循环结构, 会阐遍历循环 for 和无限循环 while 这两者.
不过在此之前, 用少量的篇幅简要地介绍下数据的类型等.

1. 数据类型

数据类型分为数字类型, 字符类型与组合类型.

• 数字类型
  数字类型有两种, 为整数与小数, 在 Python 中称为整数与浮点数
  数字类型的操作: +-*/ 依次为加减乘除, 另有三个需要注意下: // 获取整数商, % 获取余数, ** 次幂
  另有一些内置函数: abs() 求绝对值, round() 四舍五入, pow() 与 ** 等同.

• 字符串类型
  字符串是用引号括起来的有限序列. 中文和英文都算作一个字符, 这是 Python 不同于其他语言的地方.
  字符串的操作可分为公共操作与独有操作, 其中公共操作可参阅第三章的序列类型, 独有操作如下:
  lower() 与 upper() 函数分别表示所有字符小写与大写. replace() 函数可替换字符或字符串.

• 字符串类型的格式化
  print(‘{1:8>5},{0:,.2f}’.format(1232,’zhk’)) # {x:n}中，x 为序号，n的顺序依次为填充字符对齐方式最大长度千分号精度类型这六个
  print(‘{:'^30x}’.format(123456) # 单引号为特殊字符，需要进行转义，十六进制类型为 x

1. 分支结构

if…elif…else 语法结构如下: , 有关于三目运算符, 可参阅 “异常处理语法代码” .

例 1: 身体质量指数 BMI:
BMI, 顾名思义, 是求身体质量指数.
具体指标如下:

分类	国际值 (kg/m²)	国内值 (kg/m²)
偏瘦	<= 18.5	<= 18.5
正常	18.5 ~ 25.0	18.5 ~ 24.0
偏胖	25.0 ~ 30.0	24.0 ~ 28.0
肥胖	>= 30.0	>= 28.0
BMI 的计算方式如下: BMI = weight (kg) / height² (m²)

点击显/隐代码

weight, height = eval(input("请输入体重和身高 (逗号隔开) : "))
BMI = weight / pow(height, 2)
if BMI < 18.5:
    print("国际: 偏瘦, ", end="")
elif 18.5 < BMI < 25.0:
    print("国际: 正常, ", end="")
elif 25.0 < BMI < 30.0:
    print("国际: 偏胖, ", end="")
else:
    print("国际: 肥胖, ", end="")
if BMI < 18.5:
    print("国内: 偏瘦")
elif 18.5 < BMI < 24.0:
    print("国内: 正常")
elif 24.0 < BMI < 26.0:
    print("国内: 偏胖")
else:
    print("国内: 肥胖")

2. 循环结构

1) 遍历循环 for

for i in range(5) : 遍历5次
可使用 range(N) 函数来遍历 N 次, 或遍历序列类型的每一个字符,以及文件的每一行
在 for…else… 中, else 可在循环正常结束后执行

例 2: 重量计算. 月球上物体是地球的16.5％ 倍, 现有一人体重为 50kg, 该人在地球上每年增长 0.5kg, 求改人十年后在地球与月球上的体重.

点击显/隐重量计算 & 遍历 N 次的代码

weight = 50    # 体重 50kg
for i in range(10):    # 过十年, 每年加 0.5kg, 那就循环十次
    weight += 0.5    # 每次在原有基础上加 0.5
print(weight, weight * 0.165)    # 打印体重, 与月球上的体重

例 3: 统计出现次数. 输入一串字符, 分别统计大小写, 数字空格和其他字符的个数.

点击显/隐遍历序列类型的每一个字符

# 统计不同字符个数, 输入一串字符, 分别统计大小写, 数字空格和其他字符的个数
DaXie = XiaoXie = ShuZi = KongGe = QiTa = 0
for i in input("请输入一行字符:"):    # 遍历序列类型之字符串的每一个字符
    if ord('A') <= ord(i) <= ord('Z'):    # ord() 可将字符转为 ASCⅡ码
        DaXie += 1
    elif ord('a') <= ord(i) <= ord('z'):
        XiaoXie += 1
    elif ord('0') <= ord(i) <= ord('9'):
        ShuZi += 1
    elif ord(i) == ord(' '):
        KongGe += 1
    else:
        QiTa += 1
print(f"这一行字符中大写字母的数量是：{DaXie}, 小写字母的数量是：{XiaoXie}, " \
      f"数字的数量是：{ShuZi}, 空格数量是：{KongGe},其他字符的数量是：{QiTa}。")    # 转行符

2) 条件循环 while

用于无法确定循环次数的情况, 也可以与 else 连用, 同样为当循环正常结束时执行.

例 4: 最大公约数与最小公倍数的计算. 要求: 两个整数.

点击显/隐最大公约数与最小公倍数的代码

max, min = 36, 30
m_f, n_f = max, min
while min != 0:    # 当除数不为 0
    temp = max % min
    max = min    # 将除数赋给 被除数
    min = temp    # 所得余数赋给除数
print(max)    # 最终除数就是最大公约数, 不过除数已经赋给了被除数
print(m_f * n_f / max)    #原两数乘积除以最终除数就是最小公倍数

3. 异常处理

通常, 异常处理只用在用户输入的合规性以及文件打开是否成功.
异常处理的相关语法如下:

点击显/隐异常处理语法

try:    # 请输入数 10, 0, & 来甄别区别
    print("对") if 5 > eval(input("数: ")) else print("错")    # 三目运算
except:
    print("有错误触发")
else:
    print("无错误触发")
finally:
    print("都会触发")

4. random 库

主要用于生成各式各样的随机数.

点击显/隐各式各样的随机数

from random import *
print(random())    # 随机小数功能, 区间 [0.0, 1.0)
print(uniform(1, 3))    # 随机小数功能, 区间 [1, 3]
print(randint(1, 3))    # 随机整数功能, 区间 [1, 3]
print(randrange(1, 10, 3))    # 随机整数功能 (带步长), 区间 {1, 4, 7}

5. 综合案例

1. 田字格输出. 如图所示.
   • — — — — + — — — — +
     | 　 　 　 　 | 　 　 　 　 　 |
     | 　 　 　 　 | 　 　 　 　 　 |
     | 　 　 　 　 | 　 　 　 　 　 |
     | 　 　 　 　 | 　 　 　 　 　 |
   • — — — — + — — — — +
     | 　 　 　 　 | 　 　 　 　 　 |
     | 　 　 　 　 | 　 　 　 　 　 |
     | 　 　 　 　 | 　 　 　 　 　 |
     | 　 　 　 　 | 　 　 　 　 　 |
   • — — — — + — — — — +

点击显/隐田字格输出的代码

jia, heng, shu, kong = ' + ', ' — ', ' | ', '   '    # 田字格用四种元素组成, 现展现
jia_and_heng4, shu_and_kong4 = jia + heng * 4, shu + kong * 4    # 将极其相似的归纳
for i in range(5):    # 绕 5 次, 分别是第一行一次, 第六行一次, 第十一行一次, 中间那俩俩次
    if i == 0 or i == 2 or i == 4:    # 第一次, 第三次, 第五次输出同样的 "+----+----+" .
        print(f"{jia_and_heng4}{jia_and_heng4}{jia}")
    else:    # 第 2, 4 次输出同样的 转 4 圈的 "|    |    |" .
        for i in range(4):
            print(f"{shu_and_kong4}{shu_and_kong4}{shu}")

2. 下面以猜数游戏三个版本来依次展现 “分支, 条件循环结构的基础版本” , “加上随机数的版本” 以及 “加上异常处理结构” 的代码.
   a. 猜数游戏 1.0 : 在程序中预设一个数 5, 用户通过键盘输值开始猜数 (限制猜数范围为 0 ~ 10 ) , 若猜大显示 “猜得过大了” , 反之, 显示 “猜的过小了” , 直至猜中, 显示 “恭喜第 N 次猜中了” , 其中 N 是用户所猜次数.

点击显/隐猜数游戏 1.0

yushe, count = 5, 0    # 预设数字为 5, count 计数器
while True:    # 无限循环
    u, count = eval(input()), count + 1    # u 为用户输入数字, 计数器 +1
    if 0 <= u < yushe:    # 进行判断, 如果小于预设数字
        print("小")
    elif 10 >= u > yushe:    # 反之则反
        print("大")
    else:    # 直到才对, 应该打印完成后直接跳出循环
        print(f"√, 次数: {count}")
        break

b. 猜数游戏 2.0 : 在猜数游戏 1.0 的基础上, 将键盘预设数字改为随机数

点击显/隐猜数游戏 2.0

from random import *
yushe, count = randint(0, 10), 0    # 随机整数 0 ~ 10
while True:    # 无限循环
    u, count = eval(input()), count + 1    # u 为用户输入数字, 计数器 +1
    if 0 <= u < yushe:    # 进行判断, 如果小于预设数字
        print("小")
    elif 10 >= u > yushe:    # 反之则反
        print("大")
    else:    # 直到才对, 应该打印完成后直接跳出循环
        print(f"√, 次数: {count}")
        break

c. 猜数游戏 3.0 : 在猜数游戏 2.0 的基础上, 若用户输入非法字符或超出 范围的数字时, 提示: “请输入整数! (0 ~ 10) “ , 并让用户重新输入.

点击显/隐猜数游戏 3.0

from random import *
yushe, count = randint(0, 10), 0    # 随机整数 0 ~ 10
while True:    # 若输入非法字符, 会报错, 若输入超出范围的整数, 不会报错
    try:
        u, count = eval(input()), count + 1    # u 为用户输入数字, 计数器 +1
        if 0 <= u < yushe:    # 进行判断, 如果小于预设数字
            print("小")
        elif 10 >= u > yushe:    # 反之则反
            print("大")
        elif u == yushe:    # 直到猜对, 打印结果
            print(f"√, 次数: {count}")
        else:
            count -= 1
            print("超范围的整数, 此次不计数! ")    # 为何这次不计数要加 count , 是因为在 try 体里面
    except:
        print("输入了非法字符, 此次不计数!")    # try...expect 用于与用户的交互

3. 回文数判断. 回文数是指正着读与反着读都一样的数字, 如 12321, 38583 等. 请设定一程序, 使其能判断该 5 位数字是否为回文数.

点击显/隐回文数判断代码

a, count = input(), 0    # 输入 5 位数用 a 去接收, count 计数器
for i in range(len(a)):    # 循环 5 次,
    if a[i] == a[len(a) - 1 - i]:    # 第一次判断下标为 0 和 4, 第二次 13, 第三次 22, 第四次 31, 第五次 40
        count += 1    # 如果相同, 计数 +1
    else:    # 否则中断本次循环, 开始下一次循环
        continue
if count == len(a):    # 如果计数器的数等同与 a 的长度说明是回文数
    print("True")
else:    # 如果不相同说明中途有中断
    print("False")

4. 羊车门问题. 羊车门问题描述: 有3扇关闭的门, 一扇门后停着汽车, 另外两扇门后是山羊, 主持人知道每扇门后是什么. 参赛者首先选择一扇门, 在开启它之前, 主持人会从另外两扇门中打开一扇门, 露出门后的山羊. 此时, 允许参赛者更换自己的选择. 请问, 参赛者更换选择后, 能否增加猜中汽车的机会?

点击显/隐羊车门问题代码

from random import *
old_choose, new_choose = 0, 0
for i in range(10000):    # 测试 10000 次
    car = randint(0, 2)    # 车随机三扇门里面
    choose = randint(0, 2)    # 选择随机一扇门
    if choose == car:    # 不更改选择得到车
        old_choose += 1    # 坚持选择计数器 +1
    if choose != car:    # 反之则反
        new_choose += 1
print(old_choose / 10000 * 100, '%', new_choose / 10000 * 100, '%')    # 33.83 % 66.17 %