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包教包会!7段代码带你玩转Python条件语句(附代码)

本文介绍了Python条件语句常用的7段代码。

[ 导 读 ]条件语句通过一个或多个布尔表达式的执行结果(真值或假值)决定下一步的执行方向。所谓布尔表达式,即对某个对象进行布尔运算,产生一个bool值。条件语句的运行逻辑为:如果条件被满足(返回真值),可以做某件事情;如果条件不满足(返回假值),就做另一件事情,或什么也不做。

通过图1,可以对条件语句的运行机制作有一个简单的了解。虚线框内是一个选择结构,此结构中包含一个判断条件和两条执行语句,以及连接各部分的流向线。根据判断条件(布尔表达式)返回值的情况,程序将选择执行语句1或语句2。

图1 条件语句结构

在Python中,实现选择结构最普遍的工具是if语句。此外,try语句专门用于异常处理,其内在逻辑也符合选择结构。

01 if、elif与else

if语句中包含3种条件判断句式,即if、elif和else。其中,if与elif部分都包含判断条件,当判断条件都不成立时,程序才能执行else部分的代码。

if语句最基础的形式是if-else,其基本语法格式如下。

if 条件表达式:
    操作语句1
else:
    操作语句2

if-else语句常用的参数及说明:

条件表达式:接收布尔表达式,表示判断条件是否成立。无默认值

操作语句:接收操作语句,表示执行一段代码。无默认值

if-else语句执行时,程序首先判断if部分条件表达式的真假。如果条件表达式返回真值,则执行操作语句1;如果返回假值,则执行操作语句2。

if-else语句的形式很简单,通过条件判断的结果即可决定下一步的执行方向,具有两条分支。以编写一个账户密码登录界面为例,介绍该语句的使用,如代码清单①所示。

代码清单① if-else语句实现登录界面

In[1]:    name = input ('请输入用户名:')
    password = input ('请输入密码:')
    if name == "Lucy" and password == "123456":
        print ('****登录成功,欢迎!*****')
    else:
        print ('-----您的输入有误,登录失败!-----')    

Out[1]:    请输入用户名:Lucy
    请输入密码:123
    -----您的输入有误,登录失败!-----  

In[2]:    name = input ('请输入用户名:')
    password = input ('请输入密码:')
    if name == "Lucy" and password == "123456":
        print ('****登录成功,欢迎!*****')
    else:
        print ('-----您的输入有误,登录失败!-----')    

Out[2]:    请输入用户名:Lucy
    请输入密码:123456
    ****登录成功,欢迎!*****

在代码清单①中,使用input函数以支持交互式的输入,并在函数括号内插入文字进行了输入提示,增强了登录界面的人性化。在if部分的条件判断式中,使用and运算符进行且运算,只有账户和密码都输入正确才能成功登录,从而增加了安全性。

if-else语句可以缩减为单行形式,其基本语法格式如下。

操作语句1 if 条件表达式 else 操作语句2

if-else语句单行形式语法格式中的参数说明与图1一致。如果条件表达式返回的结果为真,则执行if前面的操作语句1,否则执行else后面的操作语句2。

if-else语句使用单行形式的目的主要在于增加代码的简洁性,其基本使用方法如代码清单②所示。

代码清单② if-else语句的单行形式

In[3]:    num1, num2 = 11, 90
    print('num1加num2为百分数') if 1000 > num1 + num2 >100 else 
            print('num1加num2不为百分数') 

Out[3]:    num1加num2为百分数

if-else语句有明显的缺陷,即只能实现两条分支。实际工作中需要用到的条件分支数目可能难以想象,扩展if语句的分支需要用到elif句式。elif是“else if”的缩写,即“下一条件是否成立?”

使用elif有简洁、减少过分缩排的效果。将elif代码块放在if和else之间,就组成了if-elif-else语句。理论上,if语句中的elif可以无限多。if-elif-else语句与if-else语句其实是等价的,后者相当于前者中elif个数为0或不执行的情况。由于if-elif-else语句能提供更多条件分支,因此被普遍使用,其基本语法格式如下。

if 条件表达式1:
    操作语句1
elif 条件表达式2:
    操作语句2
else:
    操作语句3

if-elif-else语句语法格式中的参数与上文说明一致。该语句执行时,按照从上到下的顺序,依次检查每个条件表达式返回值的情况,任何一个条件表达式返回真值,就执行该表达式下面的操作语句,若所有条件表达式都返回假值,则执行else下面的操作语句。

if-elif-else语句相对于if-else语句优势明显,可以实现更为复杂的功能。使用if-elif-else语句实现年龄段的判断,如代码清单③所示。

代码清单③ 使用if-elif-else语句实现年龄段的判断

In[4]:    age = input('请输入您的年龄:')
    age = int(age)
    if age < 18:
        print('未成年人!')
    elif age >= 18 and age <= 25:
        print('青年人!')
    elif age > 25 and age <= 60:
        print('中年人!')
    else:
        print('老年人!')   

Out[4]:    请输入您的年龄: 20
    青年人!

代码清单③通过比较运算符实现了年龄段划分,并能区分年龄段界限,避免逻辑出错。input函数将接收的任何数据类型都默认为str,如果不在该代码中插入转换接收数据类型的语句,程序将无法执行。这是因为,接收的年龄数据会被用于和后续的年龄数值比较,而number与str是无法比较的。

需要说明,if语句还有一种形式是if-if-else,这一形式中的if可以有多个,从而实现多分支。与if-elif-else语句相比,差异不仅仅存在于形式上,性能上也同样有区别,使用多个if的效率更低,它实际上是多重if语句。

if语句支持嵌套,即在一个if语句中嵌入另一个if语句,从而构成不同层次的选择结构。嵌套的意义在于实现多层选择结构。使用嵌套对条件语句的功能有升华作用,这与elif是相似的,elif将有限的条件分支扩展,嵌套则提供了建立多层选择结构的工具,两者分别在不同的维度上提升了if语句的功能性。使用嵌套需要以不同的缩进长度划分代码结构的层次,因此嵌套时要特别注意缩进的规范性。

嵌套选择结构具有很广的应用场景,以下给出一个例子。假设系统中存储了5个用户的身份信息,分别是:来自英国的Tom,35岁;来自法国的Frank,35岁;来自德国的Bob,35岁;来自澳大利亚的Washington,51岁;来自南非的Jane,21岁。

设计一个程序,询问用户的部分信息,在对方不说出自己名字的情况下识别其身份,如代码清单④所示。

代码清单④ 嵌套if-elif-else语句

In[5]:    age = input('请输入你的年龄:')
    age = int(age)
    if age == 35:
        nation = input('请输入你的国籍:')
        if nation == '英国':
            print('你是Tom! ')
        elif (nation == '法国'):
            print('你是Frank! ')
        else:
            print('你是Bob! ')
    elif age == 21:
       print('你是Jane,来自南非! ')
    elif age == 51:
       print('你是Washington,来自澳大利亚! ')
    else:
       print('请输入正确年龄值! ')  

Out[5]:    请输入你的年龄:35
    请输入你的国籍:法国
    你是Frank!

从代码清单④可以看到,该程序具有两层选择结构。第1层用于询问年龄,程序通过接收的年龄,可以判断输入者是Jane、Washington或其他3个同龄人中的一个;若收到的值不在这5人年龄范围中,则提示输入出错;若收到的值是3个同龄人的岁数,则进入下一层选择结构,即询问国籍;通过询问国籍,程序可以准确报出输入者的信息。

使用if语句时,需要注意以下几点。

条件判断语句应尽量简单,若语句复杂则应当将运算先放到一个变量中。

Python的条件语句中允许常用的数值比较运算(==,!=,>,>=,<,<=)。

Python允许无限次if语句嵌套,但实际编程中如果必须用到3级到4级嵌套,建议考虑用其他方法编写代码,嵌套超过两层会使程序的运行效率大打折扣。

2. try、except与else

如果运行途中发生错误事件,程序的执行将中断,并创建异常对象。异常是程序在正常流程控制以外采取的动作,当它被引发时,计算机将自动寻找异常处理程序,以帮助程序恢复正常运行。

要保证程序的正常运行,就需要排除错误,错误要么是语法上的,要么是逻辑上的。语法错误的出现表明程序在结构上出现了问题,可以在程序执行前加以纠正。逻辑错误可能是缺少输入或输入不正确,某些情况下,也可能是根据输入无法生成预期的结果。逻辑错误难以预防,必须使用异常处理程序来应对。

计算机语言针对可能出现的错误定义了异常类型,某种错误引发对应的异常时,异常处理程序将被启动,从而恢复程序的正常运行。Python中定义的异常类型大致分为数值计算错误、操作系统错误、无效数据查询、Unicode相关的错误和警告等几类,如下所示。

Python异常类:

BaseException:所有异常的基类

Exception:常规异常的基类

StandardError:所有的内建标准异常的基类

ArithmeticError:所有数值计算异常的基类

FloatingPointError:浮点计算异常

OverflowError:数值运算超出最大限制

ZeroDivisionError:除零

AssertionError:断言语句失败

AttributeError:对象不包含某个属性

EOFError:没有内建输入,到达EOF标记

EnvironmentError:操作系统异常的基类

IOError:输入/输出操作失败

OSError:操作系统异常

WindowsError:系统调用失败

ImportError:导入模块/对象失败

KeyboardInterrupt:用户中断执行

LookupError:无效数据查询的基类

IndexError:序列中没有此索引

KeyError:映射中没有这个键

MemoryError:内存溢出异常

NameError:未声明/初始化对象

UnboundLocalError:访问未初始化的本地变量

ReferenceError:弱引用试图访问已经垃圾回收了的对象

RuntimeError:一般的运行时异常

NotImplementedError:尚未实现的方法

SyntaxError:语法错误导致的异常

IndentationError:缩进错误导致的异常

TabError:Tab和空格混用

SystemError:一般的解释器系统异常

TypeError:对类型无效的操作

ValueError:传入无效的参数

UnicodeError:Unicode相关的异常

UnicodeDecodeError:Unicode解码时的异常

UnicodeEncodeError:Unicode编码错误导致的异常

UnicodeTranslateError:Unicode转换错误导致的异常

Warning:警告的基类

DeprecationWarning:关于被弃用的特征的警告

FutureWarning:关于构造将来语义会有改变的警告

UserWarning:用户代码生成的警告

PendingDeprecationWarning:关于特性将会被废弃的警告

RuntimeWarning:可疑的运行时行为(runtime behavior)的警告

SyntaxWarning:可疑语法的警告

ImportWarning:用于在导入模块过程中触发的警告

UnicodeWarning:与Unicode相关的警告

BytesWarning:与字节或字节码相关的警告

ResourceWarning:与资源使用相关的警告

异常体系内部有层次关系,即某些异常属于某个异常的子类,该异常又可能是另一异常的子类。较低层次、更具细节的异常是某些异常的子类,这些高层次的异常则称为基类,子类和基类是相对的。Python异常体系中的部分关系如图2所示。

图2 Python常见异常体系在图2中,越下面的异常,其层次越低,细节更明显,它们总有更高层次的基类。

Python使用try语句处理异常,该语句一般包括try、except和else三个句式,组成try-except-else的形式。try部分包含一个尝试执行的代码块,except部分是特定异常的处理对策,else部分则在程序运行正常时执行。

try语句可以视为一种条件分支,与if语句的区别是try语句并不包含条件判断式,执行的流向也不取决于条件表达式,而依赖于代码块能否执行。但其内在逻辑和运行流程与if语句是相似的,符合条件分支的特征,其基本语法格式如下。

try:
    操作语句1
except 错误类型1:
    操作语句2
except 错误类型2:
    操作语句3
else:
    操作语句4

try语句常用的语法格式及其参数说明如下所示。

try-except-else语句常用的语法格式及其参数说明:

错误类型:接收Python异常名,表示符合该异常则执行下面语句。无默认值

操作语句:接收操作语句,表示执行一段代码。无默认值

运行try-except-else语句时,程序首先执行try代码块,即可能出错的试探性语句,这可能导致致命性错误使得程序无法继续执行。如果try代码块确实无法执行,就可能执行某个except代码块。

执行一个except代码块的条件是,系统捕捉的异常类型和该代码块标识的类型相符合;如果try代码块的语句正常执行,就接着执行else代码块的语句。

如果try部分无法执行,也没有找到相应的except代码块,就将异常消息发送给程序调用端,如Python Shell,Python Shell对异常消息的默认处理则是终止程序的执行并打印具体的出错信息,这也是在Python Shell中执行程序错误后所出现的出错打印信息的由来。

在try语句中,except与else代码块都是可选的。except代码块可以有0或多个;else代码块可以有0或1个。但要注意,else语句的存在必须以except语句的存在为前提,在没有except语句的try语句中使用else语句,会引发语法错误。

try语句中没有else时,就构成try-except语句,如代码清单⑤所示。

代码清单⑤ try语句处理除零异常

In[6]:    number = 0
    # 以变量number作被除数,尝试运行除法操作
    try:
        print('1.0 / number =', 1.0 / number)
    # 如果异常是除零异常,输出提示信息
    except ZeroDivisionError:
        print('***除数为0***') 

Out[6]:    ***除数为0***

在代码清单⑤中,由于0不能做除数,因此引发了除零异常。except代码块由于给出了ZeroDivisionError的解决方案,因此被执行,程序得以完整地运行。

代码清单⑤所展示的异常之间的层次差别是有意义的,这在程序执行过程中可以体现,如代码清单⑥所示。

代码清单⑥ Python异常层次差异

In[7]:    dict1={'a': 1, 'b': 2, 'v': 22}
    # 尝试索引赋值dict中不存在的值
    try:
        x = dict1['y']
    except LookupError:
        print('查询错误')
    except KeyError:
        print('键错误')
    else:
        print(x)    


Out[7]:    查询错误    


In[8]:    # 调换LookupError和KeyError处理代码块的顺序
    dict2={'a': 1, 'b': 2, 'v': 22}
    # 尝试索引赋值dict中不存在的值
    try:
        x = dict2['y']
    except KeyError:
        print('键错误')
    except LookupError:
        print('查询错误')
    else:
        print(x)    


Out[8]:    键错误

代码清单⑥展示的try-except-else语句尝试查询不在dict中的键值对,从而引发了异常。这一异常准确地说应属于KeyError,但由于KeyError是LookupError的子类,且在代码清单⑥中将LookupError置于KeyError之前,因此程序优先执行该except代码块。所以,使用多个except代码块时,必须坚持对其规范排序,要从最具针对性的异常到最通用的异常。

除自然发生的异常外,Python中的raise语句可用于故意引发异常。使用该语句引发异常时,只需在raise后输入异常名即可,如代码清单⑦所示。

代码清单⑦ raise语句

In[9]:    # 尝试引发IndexError
    try:
        raise IndexError
    except KeyError:
        print ('in KeyError except')
    except IndexError:
        print('in IndexError except')
    else:
        print('no exception')   


Out[9]:    in IndexError except
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