01 if條件語(yǔ)句

if語(yǔ)句用于檢測(cè)某個(gè)條件是否成立。如果成立，則執(zhí)行if語(yǔ)句內(nèi)的程序;否則，跳過(guò)if語(yǔ)句，執(zhí)行后面的內(nèi)容。if語(yǔ)句的格式如下。

if(表達(dá)式):  
    語(yǔ)句1  
else:  
    語(yǔ)句2 

if語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程如下：如果表達(dá)式的布爾值為真，則執(zhí)行語(yǔ)句1;否則，執(zhí)行語(yǔ)句2。其中的else子句可以省略，表達(dá)式兩側(cè)的括號(hào)也可以省略。

在講解if語(yǔ)句之前，先介紹一下Python中的控制臺(tái)輸入函數(shù)。在C語(yǔ)言中，使用scanf()和getchar()捕獲用戶(hù)輸入，而Java語(yǔ)言的System.in包提供了控制臺(tái)輸入的方法。Python也提供了類(lèi)似功能的函數(shù)——input()，用于捕獲用戶(hù)的原始輸入并將其轉(zhuǎn)為字符串。input()函數(shù)的聲明如下。

input([prompt]) -> string 

參數(shù)prompt是控制臺(tái)中對(duì)于輸入的提示文字，提示用戶(hù)輸入，返回值為字符串。如果輸入的是數(shù)字，返回的還是字符串，那么使用前需要調(diào)用int()做一下字符串和數(shù)字類(lèi)型的轉(zhuǎn)換。下面這段代碼說(shuō)明了字符串和數(shù)字類(lèi)型的轉(zhuǎn)換。

x = input("x:") 
x = int(x) 
x = x + 1 

如果不調(diào)用int()把字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)字，而直接計(jì)算表達(dá)式x = x + 1，將提示如下錯(cuò)誤。

TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly 

下面這段代碼演示了if語(yǔ)句的執(zhí)行流程。

1# 執(zhí)行if語(yǔ)句內(nèi)的程序 
2a = input("a:") 
3a = int(a) 
4b = input("b:") 
5b = int(b) 
6if(a > b): 
7    print (a, " > ", b) 

【代碼說(shuō)明】

• 第2行代碼定義了變量a。
• 第3行將用戶(hù)輸入的a轉(zhuǎn)換為int類(lèi)型。
• 第4行代碼定義了變量b。
• 第5行將用戶(hù)輸入的b轉(zhuǎn)換為int類(lèi)型。
• 第6行代碼判斷變量a、b的大小。
• 對(duì)于第7行代碼，假設(shè)a=2、b=1，輸出結(jié)果：2>1。

如果不滿(mǎn)足if語(yǔ)句內(nèi)的條件，程序?qū)⑻^(guò)if語(yǔ)句，執(zhí)行后面的內(nèi)容。

1# 跳過(guò)if語(yǔ)句 
2a = input("a:") 
3a = int(a) 
4b = input("b:") 
5b = int(b) 
6if(a > b): 
7    print (a, " > ", b) 
8print (a, " < ", b) 

【代碼說(shuō)明】

• 假設(shè)a=1、b=2，第6行代碼中變量a的值小于變量b的值，因此，程序跳轉(zhuǎn)執(zhí)行第8行代碼。
• 第8行代碼輸出結(jié)果：1<2。

【例3-1】把上面的代碼改寫(xiě)成if… else…結(jié)構(gòu)。

【例3-1.py】

1# if… else…語(yǔ)句 
2a = input("a:") 
3a = int(a) 
4b = input("b:") 
5b = int(b) 
6if(a > b): 
7    print (a, " > ", b) 
8else: 
9    print (a, " < ", b) 

【代碼說(shuō)明】

• 假設(shè)a=1、b=2，第6行代碼中變量a的值小于變量b的值。因此，程序跳轉(zhuǎn)到else子句。
• 第9行代碼輸出結(jié)果：1<2。

注意：else子句后需要加一個(gè)冒號(hào)，使Python解釋器能識(shí)別出else子句對(duì)應(yīng)的代碼塊。Java程序員可能會(huì)不習(xí)慣這種語(yǔ)法，往往會(huì)忽略else子句后的冒號(hào)。在Python 2中還可用raw_input()函數(shù)接收用戶(hù)輸入，其功能與Python 3的input()相同。而Python 2中的input()接收的值不轉(zhuǎn)換為字符串類(lèi)型，而是保留原始類(lèi)型，它在Python 3中已經(jīng)去除。

02 if…elif…else判斷語(yǔ)句

if…elif…else語(yǔ)句是對(duì)if…else…語(yǔ)句的補(bǔ)充。當(dāng)程序的條件分支很多時(shí)，可以使用這種語(yǔ)句。if…elif…else語(yǔ)句相當(dāng)于C、Java中的if…elseif…else語(yǔ)句。該語(yǔ)句的格式如下。

if(表達(dá)式1): 語(yǔ)句1 
elif(表達(dá)式2): 語(yǔ)句2 
… 
elif(表達(dá)式n): 語(yǔ)句n 
else: 語(yǔ)句m 

if…elif…else語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程：首先判斷表達(dá)式1的值是否為真。如果為真，則執(zhí)行語(yǔ)句1。否則，程序流轉(zhuǎn)到elif子句，判斷表達(dá)式2的值是否為真。如果表達(dá)式2的值為真，則執(zhí)行語(yǔ)句2。否則，程序進(jìn)入下面一個(gè)elif子句，以此類(lèi)推。如果所有的表達(dá)式都不成立，則程序執(zhí)行else子句的代碼。其中的else子句可以省略，表達(dá)式兩側(cè)的括號(hào)也可以省略。

下面【例3-2】中的這段代碼通過(guò)判斷學(xué)生的分?jǐn)?shù)，確定學(xué)生成績(jī)的等級(jí)。

【例3-2.py】

1# if elif else語(yǔ)句 
2score = float( input("score:"))  # 接收用戶(hù)輸入并將其轉(zhuǎn)換為float類(lèi)型，當(dāng)輸入為小數(shù)時(shí)，使用int轉(zhuǎn)換會(huì)報(bào)錯(cuò) 
3if 90 <= score <= 100: 
4    print("A") 
5elif 80 <= score < 90: 
6    print("B") 
7elif 60 <= score < 80: 
8    print("C") 
9else: 
0    print("D") 

【代碼說(shuō)明】

• 第2行代碼定義了一個(gè)變量score，假設(shè)輸入的值為70。這個(gè)變量表示學(xué)生的分?jǐn)?shù)。接收用戶(hù)輸入并將其轉(zhuǎn)換為float類(lèi)型。
• 第3行代碼，分?jǐn)?shù)大于等于90并且小于等于100，則等級(jí)評(píng)定為“A”。
• 第5行代碼，分?jǐn)?shù)大于等于80并且小于90，則等級(jí)評(píng)定為“B”。
• 第7行代碼，分?jǐn)?shù)大于等于60并且小于80，則等級(jí)評(píng)定為“C”。此時(shí)條件表達(dá)式成立，程序流轉(zhuǎn)到第8行。輸出結(jié)果為C。
• 第9行代碼，當(dāng)前面的條件表達(dá)式都不成立時(shí)，程序流轉(zhuǎn)到else子句。

03 if語(yǔ)句也可以嵌套

if語(yǔ)句的嵌套是指if語(yǔ)句中可以包含一個(gè)或多個(gè)if語(yǔ)句。嵌套的格式如下所示。

if(表達(dá)式1): 
if(表達(dá)式2): 語(yǔ)句1 
elif(表達(dá)式3): 語(yǔ)句2 
… 
else: 語(yǔ)句3 
elif(表達(dá)式n): 
… 
else:  
… 

下面【例3-3】中的這段代碼是一個(gè)嵌套的條件語(yǔ)句。如果x的值大于0，則y的值等于1;如果x的值等于0，則y的值等于0;如果x的值小于0，則y的值等于-1。

【例3-3.py】

1x = -1 
2y = 99 
3if(x >= 0): 
4    if(x > 0):#嵌套的if語(yǔ)句 
5        y = 1 
6    else: 
7        y = 0 
8else: 
9    y = -1 
0print ("y =", y) 

【代碼說(shuō)明】

• 第2行代碼定義了一個(gè)變量y。為了不和最終可能的輸出結(jié)果1、0、-1重復(fù)，設(shè)置y的初始值為99。
• 第3行代碼判斷變量x的值。如果x大于等于0，則執(zhí)行下面嵌套的if語(yǔ)句。
• 第4行代碼，判讀x的值是否大于0。如果大于0，則執(zhí)行第5行代碼;否則，執(zhí)行第7行代碼。
• 第8行代碼，如果變量x的值小于0，則執(zhí)行第9行代碼。
• 第9行代碼，由于變量x的值為-1，因此y的值等于-1。
• 第10行代碼的輸出結(jié)果為-1。

嵌套語(yǔ)句可以組合出很多寫(xiě)法，但是要注意把所有的分支情況都考慮到。下面的這種寫(xiě)法是錯(cuò)誤的。

1# 錯(cuò)誤的嵌套語(yǔ)句 
2x = -1 
3y = 99 
4if(x != 0):           # 如果x不等于0 
5    if(x > 0):          #嵌套的if語(yǔ)句 
6        y = 1 
7else: 
8    y = 0 
9print ("y =", y) 

【代碼說(shuō)明】

• 第4行代碼判斷變量x的值是否等于0。如果不等于0，則執(zhí)行if語(yǔ)句下面的代碼塊;否則執(zhí)行else子句的代碼。由于x的值等于-1，程序流轉(zhuǎn)到第5行。
• 第5行代碼判斷變量x的值是否大于0。如果大于0，則變量y的值設(shè)置為1。由于這里沒(méi)有考慮到變量x小于0的情況，所以程序直接跳轉(zhuǎn)到第9行。
• 第9行代碼，變量y的值并沒(méi)有被改變，程序的分支結(jié)構(gòu)沒(méi)有考慮到x小于0的情況，所以最終輸出的不是期望中的結(jié)果。輸出結(jié)果為99。

注意：編寫(xiě)條件語(yǔ)句時(shí)，應(yīng)該盡可能避免使用嵌套語(yǔ)句。嵌套語(yǔ)句不便于閱讀，而且可能會(huì)忽略一些可能性。

04 switch語(yǔ)句的替代方案

switch語(yǔ)句用于編寫(xiě)多分支結(jié)構(gòu)的程序，類(lèi)似于if…elif…else語(yǔ)句。C語(yǔ)言中switch語(yǔ)句的結(jié)構(gòu)如下所示。

switch(表達(dá)式) { 
    case 常量表達(dá)式1: 語(yǔ)句1 
    case 常量表達(dá)式2: 語(yǔ)句2 
    … 
    case 常量表達(dá)式n: 語(yǔ)句n 
    default: 語(yǔ)句m 
} 

switch語(yǔ)句表示的分支結(jié)構(gòu)比if…elif…else語(yǔ)句更清晰，代碼可讀性更高，但是Python并沒(méi)有提供switch語(yǔ)句，而是可以通過(guò)字典實(shí)現(xiàn)switch語(yǔ)句的功能。

實(shí)現(xiàn)方法分為兩步。首先，定義一個(gè)字典。字典是由鍵值對(duì)組成的集合。其次，調(diào)用字典的get()獲取相應(yīng)的表達(dá)式。

下面【例3-4】中的這段代碼通過(guò)算術(shù)運(yùn)算的符號(hào)，獲取算術(shù)運(yùn)算表達(dá)式。

【例3-4.py】

 1# 使用字典實(shí)現(xiàn)switch語(yǔ)句 
 2from __future__ import division# 導(dǎo)入division模塊 
 3x = 1 
 4y = 2 
 5operator = "/" 
 6result = {         # 定義字典 
 7"+" : x + y, 
 8"-" : x - y, 
 9"*" : x * y, 
10"/" : x / y  
11} 
12print (result.get(operator)) 

【代碼說(shuō)明】

• 第3、4行代碼定義了兩個(gè)操作數(shù)x、y。
• 第5行代碼定義了操作符變量operator，該變量用于存放算術(shù)運(yùn)算符。
• 第6行代碼定義了一個(gè)字典result。該字典的key值由“+”“-”“*”“/”四則運(yùn)算符組成。value值由對(duì)應(yīng)的算術(shù)表達(dá)式組成。
• 第12行代碼調(diào)用get()方法，get()的參數(shù)就是變量operator的值。由于operator的值為“/”，因此將執(zhí)行除法運(yùn)算。輸出結(jié)果為0.5。

另一種使用switch分支語(yǔ)句的方案是創(chuàng)建一個(gè)switch類(lèi)，處理程序的流轉(zhuǎn)。這種實(shí)現(xiàn)方法比較復(fù)雜，涉及面向?qū)ο?、for循環(huán)、中斷語(yǔ)句、遍歷等知識(shí)，實(shí)現(xiàn)步驟分為4步。

1. 創(chuàng)建一個(gè)switch類(lèi)，該類(lèi)繼承自Python的祖先類(lèi)object。調(diào)用構(gòu)造函數(shù)__init__()初始化需要匹配的字符串，并定義兩個(gè)成員變量value和fall。value用于存放需要匹配的字符串。fall用于記錄是否匹配成功，初始值為False，表示匹配不成功。如果匹配成功，程序向后執(zhí)行。
2. 定義一個(gè)match()方法，該方法用于匹配case子句。這里需要考慮3種情況。首先是匹配成功的情況，其次是匹配失敗的默認(rèn)case子句，最后是case子句中沒(méi)有使用break中斷的情況。
3. 重寫(xiě)__iter__()方法，定義了該方法后才能使switch類(lèi)用于循環(huán)語(yǔ)句中。__iter__()調(diào)用match()方法進(jìn)行匹配，通過(guò)yield關(guān)鍵字，使函數(shù)可以在循環(huán)中迭代。此外，調(diào)用異常StopIteration中斷循環(huán)。Python中的循環(huán)都是通過(guò)異常StopIteration中斷的。這樣switch類(lèi)就構(gòu)造完成了。
4. 編寫(xiě)調(diào)用代碼，在for…in…循環(huán)中使用switch類(lèi)。

下面【例3-5】中的這段代碼實(shí)現(xiàn)了switch語(yǔ)句的功能。

【例3-5.py】

 1class switch(object):# 定義switch類(lèi) 
 2    def __init__(self, value):# 初始化需要匹配的值value 
 3        self.value = value 
 4        self.fall = False           # 如果匹配到的case語(yǔ)句中沒(méi)有break，則fall為True 
 5 
 6    def __iter__(self):# 定義__iter__()方法 
 7        yield self.match           # 調(diào)用match方法 返回一個(gè)生成器 
 8        raise StopIteration# 用StopIteration 異常來(lái)判斷for循環(huán)是否結(jié)束 
 9 
10    def match(self, *args):   # 模擬case子句的方法 
11        if self.fall or not args:   # 如果fall為True，則繼續(xù)執(zhí)行下面的case子句 
12                                 # 或case子句沒(méi)有匹配項(xiàng)，則流轉(zhuǎn)到默認(rèn)分支 
13            return True 
14        elif self.value in args:    # 匹配成功 
15            self.fall = True 
16            return True 
17        else: # 匹配失敗 
18            return False 
19 
20operator = "+" 
21x = 1 
22y = 2 
23for case in switch(operator):  # switch只能用于for... in...循環(huán)中 
24    if case('+'): 
25        print (x + y) 
26        break 
27    if case('-'): 
28        print (x - y) 
29        break 
30    if case('*'): 
31        print (x * y) 
32        break 
33    if case('/'): 
34        print (x / y) 
35        break 
36    if case():               # 默認(rèn)分支 
37        print "" 

【代碼說(shuō)明】

• 第1行到第18行代碼定義了switch類(lèi)，定義了__init__()、__iter__()、match()方法。
• 第23行代碼在for…in…循環(huán)中調(diào)用switch類(lèi)，變量operator作為switch類(lèi)的參數(shù)傳遞給構(gòu)造函數(shù)。變量operator的值等于“+”，程序流轉(zhuǎn)到第24行。
• 第25行代碼輸出x + y的結(jié)果。輸出結(jié)果為3。
• 第26行代碼使用break語(yǔ)句中斷switch分支結(jié)構(gòu)，程序流轉(zhuǎn)到文件的末尾。