2.4　程序控制結構

2.4.1　順序控制語句

順序控制是指計算機在執行這種結構的程序時，從第一條語句開始，按從上到下的順序依次執行程序中的每一條語句。

1．輸出語句

在Python中使用print()函數輸出數據。

（1）直接輸出

字符串、數值、列表、元組、字典等類型都可以用print()函數直接輸出。

例如：

（2）格式化輸出

print()函數可以使用%格式化輸出數據。常用的格式化輸出符號如表2.2所示。

【例2-1】格式化輸出及控制換行輸出示例。

程序代碼如下：

將程序保存為ex2_1.py。運行程序：

     python ex2_1.py

程序運行結果如下：

     15 3 12.8
     中國 廈門 拉薩
       3.1416
     1
     2
     3
     0 1 2 3 4 5

2．輸入語句

在Python中，使用input()函數輸入數據。input()函數只能輸入字符數據。當需要輸入數值型數據時，可以使用eval()函數將字符轉換為數值。

【例2-2】從鍵盤上輸入兩個數，并計算兩數之和。

程序代碼如下：

將程序保存為ex2_2.py。運行程序：

     python ex2_2.py

程序運行結果如下：

【例2-3】交換兩個變量的值。

在編寫程序時，有時需要把兩個變量的值互換，Python在交換值的運算時不需要用中間變量。

程序代碼如下：

將程序保存為ex2_3.py。運行程序：

     python  ex2_3.py

程序運行結果如下：

     a,b = 3 5
     a,b = 5 3

2.4.2　if選擇語句

1．單分支選擇結構

if語句用于實現選擇結構。它判斷給定的條件是否滿足，并根據判斷結果決定執行某個分支的程序段。對于單分支選擇語句，其的語法格式為：

這個語法的意思是，當條件表達式給定的條件成立時（true），就執行其中的語句塊；若條件不成立（false），則跳掉這部分語句，直接執行后續語句，其流程如圖2.1所示。

【例2-4】從鍵盤任意輸入兩個整數，按從小到大的順序依次輸出這兩個數。

從鍵盤上輸入的兩個數a、b，如果a<b，本身就是從小到大排列的，可以直接輸出。但如果a > b，則需要交換兩個變量的值，其算法流程如圖2.2所示。

程序代碼如下：

將程序保存為ex2_4.py。

程序運行結果如下：

【例2-5】對給定的三個數，求最大數的平方。

設一變量max存放最大數，首先將第一個數a放入變量max中，再將max與其他數逐一比較，較大數則存放到max中；當所有數都比較結束之后，max中存放的一定最大數，其算法流程如圖2.3所示。

程序代碼如下：

將程序保存為ex2_5.py。

程序運行結果如下：

     最大數的平方為：81

2．雙分支選擇結構

有時，需要在條件表達式不成立時執行不同的語句，可以使用另一種雙分支選擇結構的條件語句，即if-else語句。雙分支選擇結構的語法格式為：

這個語法的意思是，當條件式成立時(true)，執行語句塊1；否則(else)，就執行語句塊2。對于雙分支選擇類型的條件語句，其流程如圖2.4所示。

if-else語句的擴充格式是if…else if。一個if語句可以有任意個if…else if部分，但只能有一個else。

【例2-6】計算

程序代碼如下：

將程序保存為ex2_6.py。

運行程序：

     python  ex2_6.py

程序運行結果如下：

3．多分支選擇結構

當處理多種條件問題時，就要使用多分支結構，其語法格式為：

【例2-7】將百分制轉換為五級記分制。

程序代碼如下：

將程序保存為ex2_7.py。

運行程序：

     python ex2_7.py

程序運行結果如下：

     請輸入百分制成績：83
     83對應的5分制為：4

2.4.3　循環語句

在程序設計過程中，經常需要將一些功能按一定的要求重復執行多次，多次重復執行的這一過程稱為循環。

循環結構是程序設計中一種很重要的結構。其特點是，在給定條件成立時，反復執行某程序段，直到條件不成立為止。給定的條件稱為循環條件，反復執行的程序段稱為循環體。

Python中的循環語句包括for語句和while語句。

1．for循環語句

for循環語句一般形式的語法結構如下：

for語句的執行過程是這樣的：首先執行循環變量賦初值，完成必要的初始化工作；再判斷循環變量是否小于終值，若循環條件能滿足，則進入循環體中執行循環體的語句；執行完循環體之后，循環變量增加一個步長值，以改變循環條件，這一輪循環就結束了。第二輪循環又從判斷增加步長值后的循環變量是否小于終值開始，若循環條件仍能滿足，則繼續循環；否則跳出整個for語句，執行后續語句。for循環語句的執行過程如圖2.5所示。

當循環變量的步長值為1時，可以省略，即可寫成：

【例2-8】求從1加到9的和。

程序代碼如下：

將程序保存為ex2_8.py。

運行程序：

     python ex2_8.py

程序運行結果如下：

在for循環中，循環變量的值在循環體內發生改變，并不會影響循環次數。

【例2-9】在循環體內改變循環變量的值，觀察循環次數。

程序代碼如下：

將程序保存為ex2_9.py。

運行程序：

     python ex2_9.py

程序運行結果如下：

但是，如果把程序改寫成：

則程序運行結果如下：

在for循環中，可以使用continue語句結束本次循環，也可以使用break語句跳出循環體，從而結束整個循環。

【例2-10】計算10以內的偶數和。

程序代碼如下：

在本例中，“i%2 == 1”表示循環變量i為奇數。當i取奇數時，結束本次循環，繼續取下一個數來判斷；若i為偶數，則計算求和。

將程序保存為ex2_10.py。

運行程序：

     python ex2_10.py

程序運行結果如下：

【例2-11】設有列表s = ['Pytho', 'java', 'C++/C', 'PHP', 'JavaScript']，應用循環遍歷列表所有元素，并在屏幕上顯示。

程序代碼如下：

將程序保存為ex2_11.py。

運行程序：

     python ex2_11.py

程序運行結果如下：

2．while語句

while循環語句一般形式的語法結構如下：

while語句的執行過程是這樣的：首先判斷循環條件是否為true，若循環條件為true，則執行循環體中的語句；若為false，則終止循環。while循環的流程圖如圖2.6所示。

【例2-12】求10!。

計算n!，由于p_n=n! = n * (n – 1) * (n – 2 ) * … * 2 * 1 = n * (n – 1)! ，因此可以得到遞推公式：

可以用一個變量p來存放推算的值，當循環變量n從1遞增到10時，用循環執行p=p*n，每一次p的新值都是原p值的n倍，最后遞推求到10!。

程序代碼如下：

將程序保存為ex2_12.py。

運行程序：

     python ex2_12.py

程序運行結果如下：

3．循環嵌套

循環可以嵌套，在一個循環體內包含另一個完整的循環，叫作循環嵌套。循環嵌套運行時，外循環每執行一次，內層循環要執行一個周期。

【例2-13】應用循環嵌套，編寫乘法九九表程序。

算法分析：用雙重循環控制輸出，用外循環變量i控制行數，i為1～9。內循環變量j控制列數，由于i * j = j * i，故內循環變量j為1～i。外循環變量i每執行一次，內循環變量j執行i次。

程序代碼如下：

其中，print()中的end=" "表示不換行輸出。

將程序保存為ex2_13.py。

運行程序：

     python ex2_13.py

程序運行結果如下：

【例2-14】應用循環嵌套打印出由“*”組成的直角三角形圖形，如圖2.7所示。

程序代碼如下：

將程序保存為ex2_14.py。

運行程序：

     python ex2_14.py

程序運行結果如下：