四 程序的控制结构
目录
基本结构
程序流程图
程序描述方式主要有三种，分别是自然语言，流程图，伪代码。
、
分支结构
单分支 if
微实例 4.4 PM2.5空气质量提醒
问题描述：
目前空气质量等级以PM2.5数值划分为6级，PM2.5数值在0~35空气质量为优，3 5~75为良， 75~115为轻度污染， 115~150为中度污染， 150~250为重度污染， 250~500为严重污染，。
一个简化版的空气质量标准采用三级模式：0~35空气质量为优，3 5~75为良， 75以上为污染。
问题分析：
IPO描述
输入：接受外部输入的 PM2.5 值
处理：
if PM2.5 值 >= 75 ,打印空气污染警告
if 35 <= PM2.5值 < 75 ，打印空气质量良，建议适度户外活动
if PM2.5值 < 35 ，打印空气质量优，建议户外活动
代码：
#微实例4.4 PM = eval(input("请输入PM2.5 数值： ")) if 0 <= PM <= 35: print("空气优异，快去户外运动") if 35 <= PM <= 75: print("空气良好，适度户外活动") if 75 <= PM: print("空气污染，请小心！")
二分支结构： if-else 语句
微实例 4.5 PM2.5空气质量提醒（2）
代码：
#微实例 4.5 PM = eval(input("请输入PM2.5数值： ")) if PM >= 75: print("空气污染，请小心！") else: print("空气没有污染，可以展开户外活动")代码：
PM = eval(input("请输入PM2.5数值： ")) print(f'空气{"存在" if PM >=75 else "没有"} 污染！')
多分支结构： if-elif-else 语句
微实例 4.46 PM2.5空气质量提醒（3）
代码:
PM = eval(input("请输入PM2.5数值：")) if 0<= PM <=35: print("空气优异，快去户外活动！") elif 35 <= PM <= 75: print("空气良好，适度户外活动！") else: print("空气污染，请小心！")
实例5： 身体质量指数
问题描述：
\(BMI = 体重(kg) / 身高^{2}(m^2)\)
BMI指标分类
分类 国际BMI值(\(kg/m^2\)) 国内BMI值(\(kg/m^2\)) 偏瘦 <18.5 <18.5 正常 18.5 ~ 25 18.5~24 偏胖 25~ 30 24 ~ 28 肥胖 >=30 > = 28 编写一个根据身高体重计算BMI值的程序，同时输出国际和国内的BMI指标建议值。
问题分析：
IPO描述
输入：身高和体重值
处理：计算BMI值，并根据BMI指标分类找到合适类别
输出L打印指标分类信息
代码：
#示例代码5.1 height , weight = eval(input("请输入身高（m)和体重（kg)[逗号隔开]： ")) bmi = weight / pow(height,2) print(f'BMI数值为：{bmi:.2f}') who , dom = "", "" # WHO标准 if bmi < 18.5: who = "偏瘦" elif bmi < 25: who ="正常" elif bmi <30: who = "偏胖" else: who = "肥胖" #我国卫生部标准 if bmi < 18.5: dom = "偏瘦" elif bmi < 24: dom ="正常" elif bmi <28: dom = "偏胖" else: dom = "肥胖" print(f'BMI指标为： 国际{who}，国内{dom}')
循环结构
遍历循环 for
for <循环变量> in <遍历结构> : <语句块>
遍历结构可以是字符串，文件，组合数据类型或range()函数等，常见的使用方式如下：
循环N次 for i in range(N): <语句块>
遍历文件fi的每一行 for line in fi: <语句块>
遍历字符串s for c in s: <语句块>
遍历列表ls for item in ls: <语句块>
循环遍历还有一种扩展模式
for <循环变量> in <遍历结构>:
<语句块1>
else:
<语句2>
在这种扩展模式中，当for循环正常执行之后，程序会继续执行else语句中的内容。else语句只在循环征程执行并结束才执行。
for s in "BAT":
print("循环执行中"+s)
else:
s ="循环正常结束"
print(s)
无限循环 while
while <条件> :
<语句块>
扩展方式
while <条件> :
<语句块1>
else:
<语句块2>
s , idx = "BAT" ,0
while idx < len(s):
print("循环进行中："+s[idx])
idx += 1
else:
s = "循环正常结束"
print(s)
循环保留字 break 和 continue
break 跳出当前层次循环，结束整个循环过程，不再判断执行循环的条件是否成立。
continue 用来结束当前当次循环，即跳出循环体下面尚未执行的语句，但不跳出当前循环，只结束本次循环，而不终止整个循环的执行。
for s in "PYTHON":
if s=="T":
continue
print(s,end='')
for s in "PYTHON":
if s=="T":
break
print(s,end='')
for循环和while循环中都存在一个else扩展用法。else中的语句只在一种条件下执行，即循环正常遍历了所有内容或由于条件不成立二结束循环，没有因为break或return而退出。continue保留字对else没有影响。
for s in "PYTHON":
if s == "T":
continue
print(s,end='')
else:
print("正常退出")
for s in "PYTHON":
if s == "T":
break
print(s,end='')
else:
print("正常退出")
模块2：random库的使用
概述
random库次用梅森旋转算法(Mersenne Twister)生成伪随机序列，可用于除随机性要求更高的加解密算法之外的大多数工程应用。
random 库常用的随机函数 共9个
| 函数 | 描述 |
|---|---|
| seed(a=None) | 初始化随机数种子 |
| random(m) | 生成一个【0.0,1.0】之间的随机小数 |
| randint(a,b) | 生成一个【a,b]之间的整数 |
| getrandbits(k) | 生成一个k比特长度的随机整数 |
| randrange(start,stop,[,step]) | 生成一个【start，stop]之间以step为步数的随机整数 |
| uniform(a,b) | 生成一个【a,b]之间的随机小数 |
| choice(seq) | 从序列类型，例如列表中随机返回一个元素 |
| shuffle(seq) | 将序列类型中的元素随机排列，返回打乱后的序列 |
| sample(pop,k) | 从pop类型中随机选取k个元素，以列表类型返回 |
生成随机数钟子之前可以通过seed()函数指定随机数种子，随机数种子1一般是一个整数，只要种子相同，每次生成的随机数序列也相同。
思考与练习
4.18 从randon库中选取相应的函数满足下列条件。
1 随机生成100以内的10个整数
2 随机选取0到100间的奇数
3 从字符串‘abcdefghij’中随机选取4个字符
4 随机选取列表[‘apple’,’pear’,’peach’,’orange’]中的一个字符串
from random import *
print(sample(range(100),10))
while(1):
a=randint(0,100)
if a %2 == 1 :
print(a)
break
print(sample('abcdefghij',4))
print(choice(['apple','pear','peach','orange']))
实例6： \(\pi\)的计算
蒙特卡洛方法，又称随机抽样统计试验方法。当所要求解的问题是某种事件出现的概率，或者是某个随机变量的期望值时，它们可以通过某种‘试验’的方法，得到这种事件发生的频率，或者这个随机变量的平均值，并用它们作为问题的解。这就是蒙特卡罗法的基本思想。
蒙特卡洛求\(\pi\)的就是随机向单位正方形和圆中泡随机点，计算每个点到圆心的距离从而判断该店在园内或者圆外，用圆内的点数除以总点数就是\(\pi\)值。随机点数量越大，越充分覆盖整个圆形，计算得到的\(\pi\)值越精确。这个方法的思想是利用离散点值表示图形的面积，通过面积比例来求解\(\pi\)值。
IPO描述：
输入：抛点数
处理：计算每个点到圆心的距离，统计在圆心点的数量
输出：\(\pi\)值
代码：
# 示例代码 6.1 蒙特卡洛计算pi from random import random from math import sqrt from time import clock DARTS =10000 hits = 0.0 clock() for i in range(1,DARTS+1): x ,y = random() , random() dist = sqrt(x**2 + y**2) if dist <= 1.0: hits = hits + 1 pi = 4 * (hits / DARTS) print(f'Pi值是{pi}') print(f'运行时间是：{clock():5.5} s')
异常处理
try-except
num=eval(input("请输入一个整数： "))
print(num)
Python异常信息含义说明
Python 使用· try -except语句实现异常，其基本语法格式如下
try:
<语句块1>
except <异常类型>:
<语句块2>
代码改进
try:
num=eval(input("请输入一个整数： "))
print(num)
except NameError:
print("输入错误，请输入一个整数")
try except else finally
try - except 语句支持多个except语句，其语法格式如下
try:
<语句块1>
except <异常类型1>:
<语句块2>
。。。
except <异常类型N> :
<语句块N+1>
except:
<语句块N+2>
其中，第一个到第N个except语句后面都指定了异常类型，说明这些except所包含的语句块只处理这些类型的异常。最后一个except没有指定任何类型，表示它对应的语句块可以处理所有其他异常。
异常语句还可以与else和finally配合使用，语法格式如下
try:
<语句块1>
except <异常类型1>:
<语句块2>
else :
<语句块3>
finally:
<语句块4>
此处的else语句与for循环和while循环中的else一样，当try中的语句块正常执行结束且没有发生异常时,else中的语句块3执行，可以看作是对try语句块正常执行后的一种追加处理。finnally语句块，无论try语句块1是否发生异常都会执行，可以将程序执行语句块1的一些收尾工作放在这里，例如，关闭文件等。
程序练习题
4.1 猜数游戏 。从程序中预设一个0~9之间的整数，让用户输入所猜的数字，如果大于预设的数字，显示“遗憾，太大了”；小于预设的数，显示”遗憾，太小了“,如此循环，直至猜中该数字，显示“预测N次，你猜中了!”，其中N是用户输入数字的次数。
from random import *
result = randint(0,9)
count=0
while(1):
temp = eval(input("请输入数字"))
count = count+1
if (temp<result):
print("遗憾，太小了")
elif (temp>result):
print("遗憾，太大了")
else:
print(f'预测{count}次，你猜中了！')
break
4.2 统计不同字符个数。用户从键盘输入一行字符，编写一个·程序，统计并输出其中英文字符、数字、空格和其他字符的个数。
#统计不同字符
stri = input("请输入字符串：")
kong = 0
alpha = 0
chi = 0
num = 0
other = 0
for i in stri:
if ( i == " " ):
kong = kong+1
elif ('0' <= i <='9'):
num = num+1
elif (i >= u'\u4e00' and i<= u'\u9fa5'):
chi = chi+1
elif True == i.isalpha():
alpha = alpha+1
else:
other=other+1
print(f'请输入的字符串中有{kong}个空格,{num}个数字,{chi}个中文,{alpha}个英文字符,{other}个其他字符')
4.3 最大公约数计算。从键盘接受两个整数，编程求这两个整数的最大公约数和最小公倍数.（提示最大公因数可以用辗转相除法，求最小公倍数则用两个数的乘积除以最大公约数即可。）
#最大公约数 最小公倍数
a,b=eval(input("请输入两个整数，中间用,隔开："))
c=a*b
if a<b:
a,b=b,a
while False == (a in[0,1]):
b,a=a,b%a
c=c/b
print(f'最大公约数为：{b},最小公倍数为：{c}')
4.4 猜数字游戏。改编4.1 ，随机数范围改为0-100.
#猜数游戏 0-100整数
from random import *
result = randint(0,100)
count=0
while(1):
try:
temp = eval(input("请输入数字"))
count = count+1
if (temp<result):
print("遗憾，太小了")
elif (temp>result):
print("遗憾，太大了")
else:
print(f'预测{count}次，你猜中了！')
break
except:
print("输入有误！")
4.5 猜数游戏续。当用户输入不是整数时，给出“输入内容必须是整数”的提示，并让用户重新输入。
#猜数游戏 0-100整数
from random import *
result = randint(0,100)
count=0
tim = 0
while(1):
try:
temp = eval(input("请输入数字"))
count = count+1
if (temp<result):
print("遗憾，太小了")
elif (temp>result):
print("遗憾，太大了")
else:
print(f'预测{count}次，你猜中了！')
break
except:
print("输入有误！")
4.6 羊车门问题。有3扇关闭的门，一扇门后停着汽车，其余门后面是山羊，只有主持人知道每扇门后面是什么。参赛者可以选择一扇门，在开启它之前，支持人会开启另一扇门，露出后面的山羊，然后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？——这是一个经典问题。
请使用random库对这个随机事件进行预测，分别输出参赛者改变选择和坚持选择获胜的几率。
import random
times = eval(input("请输入你希望模拟的次数： "))
pick_first_n = 0
pick_change_n = 0
for i in range(times):
car = random.randint(0, 2) #生成哪个门后藏车
pick_first = random.randint(0, 2) #初始随机选一个
if pick_first == car: #如果直接选中，则初始选择正确，pick_first_n 加 1，换选择一定不中
pick_first_n += 1
else: #如果初始选择没中，则主持人打开另一扇没车的门后，换选择一定中
pick_change_n += 1 #故 pick_change_n 加 1
pick_first_percent = pick_first_n / times #计算坚持不换选择的胜率
pick_change_percent = pick_change_n / times #计算换选择的胜率
print(f'如果坚持初选，胜率为{pick_first_percent *100:.2f}%')
print(f'如果改变初选，胜率为{pick_change_percent *100:.2f}%')
4.7 使用异常处理改造实例1，使其能够接受并处理用户的任何输入。
TempStr = input('请输入带有符号的温度值： ')
if TempStr[-1] in ['F','f']:
try:
C = (eval(TempStr[:-1]) - 32)/1.8
print('转换后的温度是{:.2f}C'.format(C))
except:
print('您输入的温度格式有误！ ')
elif TempStr[-1] in ['C','c']:
try:
F = 1.8 * (eval(TempStr[:-1])) + 32
print('转换后的温度是{:.2f}F'.format(F))
except:
print('您输入的温度格式有误！ ')
else:
print('您输入的温度格式有误！ ')
Python123程序练习题
#6922 整数的加减和
编写程序计算如下数列的值：
1-2+3-4...966
其中，所有数字为整数，从1开始递增，奇数为正，偶数为负
s = 0 count = 1 while count <=966: if count%2 == 0: s -= count else: s += count count += 1 print(s)
#6938 水仙花数
"水仙花数"是指一个三位整数，其各位数字的3次方和等于该数本身。
例如：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。
s = "" for i in range(100, 1000): t = str(i) if pow(eval(t[0]),3) + pow(eval(t[1]),3) + pow(eval(t[2]),3) == i : s += f'{i},' #s += "{},".format(i) print(s[:-1])
#6913 用户登录的三次机会
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。”。
count = 0 while count < 3: name = input() password = input() if name == 'Kate'and password == '666666': print("登录成功！") break else: count += 1 if count == 3: print("3次用户名或者密码均有误！退出程序。")
Python123测试题
#6912 四位玫瑰数
描述
四位玫瑰数是4位数的自幂数。自幂数是指一个 n 位数，它的每个位上的数字的 n 次幂之和等于它本身。
例如：当n为3时，有1^3 + 5^3 + 3^3 = 153，153即是n为3时的一个自幂数，3位数的自幂数被称为水仙花数。
请输出所有4位数的四位玫瑰数，按照从小到大顺序，每个数字一行。
s = "" for i in range(1000, 10000): t = str(i) if pow(eval(t[0]),4) + pow(eval(t[1]),4) + pow(eval(t[2]),4) + pow(eval(t[3]),4) == i : print(i)
#5158 100以内素数之和
描述
求100以内所有素数之和并输出。
素数指从大于1，且仅能被1和自己整除的整数。
提示：可以逐一判断100以内每个数是否为素数，然后求和。
#Prime def is_prime(n): for i in range(2,n): if n%i == 0: return False return True sum = 0 for i in range(2,100): if is_prime(i): sum += i print(sum)