详解Python三种判断语句

本文将详细介绍Python语言中的三种选择语句:if语句,if/else语句和if/elif/else语句。对于每种语句,我们都提供了相应的流程图。与此同时,我们给出许多简单的示例程序,以帮助读者加深理解。

一、程序的控制结构

对于Python程序中的执行语句,默认时是按照书写顺序依次执行的,这时我们说这样的语句是顺序结构的。但是,仅有顺序结构还是不够的,因为有时候我们需要根据特定的情况,有选择地执行某些语句,这时我们就需要一种选择结构的语句。另外,有时候我们还可以在给定条件下往复执行某些语句,这时我们称这些语句是循环结构的。有了这三种基本的结构,我们就能够构建任意复杂的程序了。
对本文来说,我们要讨论的是三种基本程序结构中的选择结构,它们分别用if语句、if/else语句和if/elif/else语句实现。至于其它两种控制结构,我们会在后续的文章中陆续加以介绍。下面我们首先介绍if语句。

二、if语句

Python的if语句的功能跟其他语言的非常相似,都是用来判定给出的条件是否满足,然后根据判断的结果(即真或假)决定是否执行给出的操作。If语句是一种单选结构,它选择的是做与不做。它是由三部分组成:关键字if本身、测试条件真假的表达式(我们简称为条件表达式)和表达式结果为真(即表达式的值为非零)时要执行的代码。If语句的语法形式如下所示:

if 表达式 :
语句体

if语句的流程图如下所示:

 

图1  if语句的流程示意图

 

注意,if语句的语句体只有当条件表达式的值为真,即非零时,才会执行;否则的话,程序就会直接跳过这个语句体,去执行紧跟在这个语句体之后的语句。我们这里的语句体,既可以包含多条语句,也可以只有一条语句组成,但是语句体由多条语句组成时,要有统一的缩进形式,否则就会出现逻辑错误,即语法检查没错,但是结果却非预期。

现在我们用一个示例程序来演示一下if语句的用法。我们的程序很简单的,只要用户输入一个整数,如果这个数字大于6,那么就输出一行字符串;否则,直接退出程序。代码如下所示:

当我们在IDEL中运行该程序时,结果如下所示:

 

图2  if语句示例程序运行结果

 

我们看到,如果输入的数字不大于6时,程序马上退出,也就是说,下列代码

print ‘%d 大于6’    %integer

并没有执行;如果输入的数字大于6,才会执行上面的这行代码,以打印一行文字。

 

三、if/else语句

上面的if语句是一种单选结构,也就是说,如果条件为真(即表达式的值为非零),那么执行指定的操作;否则就会跳过该操作。所以,它选择的是做与不做的问题。而if/else语句是一种双选结构,它选择的不是做与不做的问题,而是在两种备选行动中选择哪一个的问题。if/else语句由五部分组成:关键字if、测试条件真假的表达式、表达式结果为真(即表达式的值为非零)时要执行的代码,以及关键字else和表达式结果为假(即表达式的值为零)时要执行的代码。if/else语句的语法形式如下所示:

if 表达式 :
语句体1
else :
语句体2

if/else语句的流程示意图如下所示:

 

图3  if/else语句的流程示意图

 

从if/else语句的流程示意图中可以轻易看出,当条件为真(即表达式的值为非零)时,执行语句体1;当条件为假(即表达式的值为零)时,执行语句体2——也就是说,条件无论真假,它总要在两个语句体中选择一个执行,双选结构之称谓由此而来

下面我们对上面的示例程序进行修改,以演示if/else语句的使用方法。我们的程序很简单的,只要用户输入一个整数,如果这个数字大于6,那么就输出一行信息,指出输入的数字大于6;否则,输出另一行字符串,指出输入的数字小于等于6。代码如下所示:

当我们在IDEL中运行该程序时,结果如下所示:

 

 

图4  if/else语句示例程序运行结果

我们看到,当输入的数字小于3,即条件表达式为假时,执行else字句中的打印语句:
print ‘%d 小于或等于6’    %integer

当输入的数字小于3,即条件表达式为假时,执行else字句中的打印语句:
print ‘%d 大于6’    %integer

但是无论如何,它总得在这两个打印语句中挑一个执行,它不可能两个都跳过。

四、if/elif/else语句

有时候,我们需要在多组动作中选择一组执行,这时就会用到多选结构,对于Python语言来说就是if/elif/else语句。该语句可以利用一系列条件表达式进行检查,并在某个表达式为真的情况下执行相应的代码。需要注意的是,虽然if/elif/else语句的备选动作较多,但是有且只有一组动作被执行,该语句的语法形式如下所示:

if 表达式1 :
语句体1
elif 表达式2 :
语句体2
……
elif 表达式m :
语句体m
else :
语句体n

注意,最后一个elif子句之后的else子句没有进行条件判断,它实际上处理跟前面所有条件都不匹配的情况,所以通常将else语句所处理的条件称为默认条件,所以else字句必须放在最后。if/elif/else语句的示意图如下所示:

 

图5  if/elif/else语句的示意图

下面我们继续对上面的示例程序进行修改,以演示if/elif/else语句的使用方法。我们还是要用户输入一个整数,如果这个数字大于6,那么就输出一行信息,指出输入的数字大于6;如果这个数字小于6,则输出另一行字符串,指出输入的数字小于6;否则,指出输入的数字等于6。具体的代码如下所示:

当我们在IDEL中运行该程序时,结果如下所示:

图6  if/elif/else语句示例程序运行结果

 

上面介绍了三种选择语句的基本用法,接下来我们将介绍这些选择结构的结合方式,以及使用选择语句时的注意事项,包括缩进和表达式方面的注意事项。

————————我是分割线————————

五、选择结构的结合方式

一般说来,结构化编程中的三种基本结构:顺序结构、选择结构和循环结构的结合方式有两种,一种是堆叠方式,另一种是嵌套方式。堆叠方式比较简单,它把各种结构一个一个罗列在一起就行了,比如我们可以把一个选择结构中的if语句跟顺序结构堆叠在一起,如下所示:

 

图7  顺序结构和选择结构的堆叠

 

我们看到,因为三种基本结构都是单入口和单出口(通常用一个小圆圈表示),所以堆叠时只要把一个结构的出口连接到另一个结构的入口就行了。至于嵌套组合方式,就是用一种结构替换同种结构中的语句体(我们通常用一个矩形框表示),下图表示的是把一个选择结构中的if语句嵌套到另一个if语句中:

 

图8  if语句的嵌套

 

观察上图,不难发现,上面的嵌套实际上就是把一个if结构中的语句体(矩形框)替换为另一个if结构。其他结构的嵌套与之类似,在这里不再一一列举。

现在举一个例子来说明嵌套的应用。我们要将用户输入的数字跟一个整数进行比较,并输出比较结果。这本来可以用if/elif/else语句来完成的,但是为了演示选择结构的嵌套,我们这里用if/else语句的嵌套来实现,代码如下所示:

当我们在IDEL中运行该程序时,结果如下所示:

图9  if/else嵌套语句示例程序运行结果

六、语句体的缩进问题

需要说明的是,嵌套时一定要注意缩进问题。C语言是用花括号{}来区分语句体,但是Python的语句体是用缩进形式来表示的,如果缩进不正确,会导致逻辑错误。举例来说,如果我们让用户输入一个数字,如果数字为偶数,则打印两行信息,一行说明数字除以2余数为零,另一行说明判断结果。具体代码如下所示:

当我们在IDEL中运行该程序时,结果如下所示:

图10  正确缩进的结果

 

如果我们改变上面程序中的if语句的第二条打印语句的缩进形式,比如改为:

我们看看运行结果如何:

 

图11  错误的缩进将导致逻辑错误

如图所示,这里出现了明显的逻辑错误。由于Python通过缩进来区分语句体的界限,所以当上例中的第二个打印语句不缩进后,已经在if语句的控制范围之外,所以无论if语句的条件是否为真,它都会执行。

七、选择语句中的条件表达式

现在,我们对选择语句中的条件表达式进行必要的介绍。三种选择语句中,条件表达式都是必须可少的组成部分。当条件表达式的值为零时,表示条件为假;当条件表达式的值为非零时,表示条件为真。那么哪些表达式可以作为条件表达式呢?基本上,最常用的是关系表达式和逻辑表达式,如:

除此之外,条件表达式可以是任何数值类型表达式,甚至字符型也可以:

 

图12 用字符作为条件表达式的情形

八、小结
本文详细介绍了Python中的三种选择语句。当我们初接触这些选择结构的时候,最好多画流程图,这对于理解程序的逻辑极有帮助。另外,上机实习也是必不可少的,不动手永远学不会编程!

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