Python语言程序设计笔记 - 4 程序的控制结构

4 程序的控制结构

4.1 程序的分支结构

• 单分支结构：

  guess = eval(input())
  if guess == 99:
  	print("You are right")

• 二分支结构

  guess = eval(input())
  if guess == 99:
  	print("You are right")
  else:
  	print("You are wrong")

  表达的紧凑形式：

  guess = eval(input())
  print("You are {}".format("right" if guess==99 else 'wrong'))

• 多分支结构：成绩分级

  score = eval(input())
  if score <= 60:
  	grade = "D"
  elif score <= 70:
    grade = 'C'
  else:
    grade = 'A'

• 条件判断操作符：

  

  条件组合：

  

• 异常处理：

  try：

  <语句块1>

  except <异常类型>:

  <语句块2>

  try: 
  	num = eval(input("Please input an int: "))
  	print(num**2)
  except NameError:
  	print('It\'s not an int.')

  高级异常处理方法：

  try：

  <语句块1>

  except:

  <语句块2>

  else：

  <语句块3>

  finally:

  <语句块4>

4.2 实例8：身体质量指数

• 定义：BMI = 体重 / 身高^2

• 输入：身高和体重

  输出：BMI分类

• 版本1

  #CalBMIv1.py
  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 = ""
  if bmi < 18.5:
      who = "偏瘦"
  elif 18.5 <= bmi < 25:
      who = "正常"
  elif 25 <= bmi < 30:
      who = "偏胖"
  else:
      who = "肥胖"
  print("BMI 指标为:国际'{0}'".format(who))

• 版本2

  #CalBMIv2.py
  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))
  nat = ""
  if bmi < 18.5:
      nat = "偏瘦"
  elif 18.5 <= bmi < 24:
      nat = "正常"
  elif 24 <= bmi < 28:
      nat = "偏胖"
  else:
      nat = "肥胖"
  print("BMI 指标为:国内'{0}'".format(nat))

• 版本3

  #CalBMIv3.py
  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))

4.3 程序的循环结构

• 遍历循环：

  for <循环变量> in <遍历结构>:

  <语句块>

  • 计数循环：for i in range(M, N, K):
  • 字符串遍历：for c in s:
  • 列表遍历：for item in ls:
  • 文件遍历：for line in fi:

• 无限循环：

  while <条件>:

  <语句块>

• 循环控制保留字：

  • break: 跳出并结束整个当前循环
  • continue: 跳出当前循环，执行下一次循环

• 循环的扩展：for，while 后接 else。else作为正常循环的奖励（没有break退出）

4.4 模块3：random库

• 伪随机数：采用梅森旋转算法生成的（伪）随机序列中的元素
• import random
• 基本随机函数：
  • random():生成一个0.0到1.0之间的随机小数
  • random.seed(a=None): 确定随机数种子，默认为当前系统时间
• 扩展随机数函数：
  • randint(a,b): 生成[a,b] 之间的整数
  • randrange(m,n,[,k]): 生成一个[m,n)之间，k为步长的随机整数
  • getrandbits(k): 生成一个k比特长的随机整数
  • uniform(a,b): 生成[a,b]之间的随机小数
  • choice(seq): 从序列中随机选择一个元素
  • shuffle(seq): 将序列中的元素随机排序，返回打乱后的序列

4.5 实例6：圆周率的计算

• 蒙特卡罗方法：随机撒点比较扇形和方形面积的比值

# solution 1
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(pi)

• solution2

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()
	hits += 1 if (x**2+y**2<=1) else 0
pi = 4 * (hits/DARTS)
print(pi)
print("Runing time: {:.5f}s".format(perf_counter()-start))

4. Practice

• 三位水仙花数：ABC是一个”3位水仙花数”，则：A的3次方＋B的3次方＋C的3次方 = ABC。‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‭‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‮‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‭‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‭‬‪‬请按照从小到大的顺序输出所有的3位水仙花数，请用”逗号”分隔输出结果。

  arr = []
  for i in range(100,1000):
      a = i//100
      b = (i%100)//10
      c = i-a*100-b*10
      if (a**3+b**3+c**3)==i:
          arr.append(i)
  print(','.join(str(i) for i in arr))
  
  # solution 2
  l = ''
  for i in range(100,1000,1):
      t = str(i)
      s = eval(t[0])**3 + eval(t[1])**3 + eval(t[2])**3
      if s == i:
       l = l + '{}'.format(i) + ','
  print(l[:-1])
  
  # solution 3
  a = list(map(lambda x: x[1], filter(lambda x: x[0], [(i*100+j*10+k == i**3+j**3+k**3, i**3+j**3+k**3) for i in range(1, 10) for j in range(0, 10) for k in range(0, 10)])))

• 整数的加和减：1-2+3-4…966，奇数为正，偶数为负

  result = 0
  for i in range(1,967):
      result += i if (i%2==1) else -i
  print(result)

• 用户登陆的三次机会：

  给用户三次输入用户名和密码的机会，要求如下：‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‮‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‭‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‭‬‪‬

  1）如输入第一行输入用户名为‘Kate’,第二行输入密码为‘666666’，输出‘登录成功！’，退出程序；‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‮‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‭‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‭‬‪‬

  2）当一共有3次输入用户名或密码不正确输出“3次用户名或者密码均有误！退出程序。”。

  i = 0
  while True:
      if i==3:
          print('3次用户名或者密码均有误！退出程序。')
          break
      username = input()
      password = input()
      if username == 'Kate' and password == '666666':
          print('登录成功！')
          break
      i += 1