Python基础知识（二）：条件语句、循环语句、推导式

1 条件语句

1.1 if 语句

if expression:
    expr_true_suite

• if 语句的 expr_true_suite 代码块只有当条件表达式 expression 结果为真时才执行，否则将继续执行紧跟在该代码块后面的语句。
• 单个 if 语句中的 expression 条件表达式可以通过布尔操作符 and，or和not 实现多重条件判断。

【例子】

if 2 > 1 and not 2 > 3:
    print('Correct Judgement!')
# Correct Judgement!

1.2 if - else 语句

if expression:
    expr_true_suite
else
    expr_false_suite

• Python 提供与 if 搭配使用的 else，如果 if 语句的条件表达式结果布尔值为假，那么程序将执行 else 语句后的代码。

【例子】

temp = input("猜一猜小仙女想的是哪个数字？")
guess = int(temp) # input 函数将接收的任何数据类型都默认为 str。
if guess == 666:
    print("你太了解小仙女的心思了！")
    print("哼，猜对也没有奖励！")
else:
    print("猜错了，小仙女现在心里想的是666！")
print("游戏结束，不玩儿啦！")

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。Python 使用缩进而不是大括号来标记代码块边界，因此要特别注意else的悬挂问题。
【例子】

hi = 6
if hi > 2:
    if hi > 7:
        print('好棒!好棒!')
else:
    print('切~')

1.3 if - elif - else 语句

if expression1:
    expr1_true_suite
elif expression2:
    expr2_true_suite
    .
    .    
elif expressionN:
    exprN_true_suite
else:
    expr_false_suite

• elif 语句即为 else if，用来检查多个表达式是否为真，并在为真时执行特定代码块中的代码。

【例子】

temp = input('请输入成绩:')
source = int(temp)
if 100 >= source >= 90:
    print('A')
elif 90 > source >= 80:
    print('B')
elif 80 > source >= 60:
    print('C')
elif 60 > source >= 0:
    print('D')
else:
    print('输入错误！')

1.4 assert 关键词

• assert用于判断一个表达式，在表达式条件为 false 的时候触发AssertionError异常。
  断言可以在条件不满足程序运行的情况下直接返回错误，而不必等待程序运行后出现崩溃的情况，例如我们的代码只能在 Linux 系统下运行，可以先判断当前系统是否符合条件。

【例子】

my_list = ['lsgogroup']
my_list.pop(0)
assert len(my_list) > 0
# AssertionError

• 在进行单元测试时，可以用来在程序中置入检查点，只有条件为 True 才能让程序正常工作。
  【例子】

assert 3 > 7
# AssertionError

2 循环语句

2.1 while 循环

while语句最基本的形式包括一个位于顶部的布尔表达式，一个或多个属于while代码块的缩进语句。

while 布尔表达式:
    代码块

while循环的代码块会一直循环执行，直到布尔表达式的值为布尔假。
如果布尔表达式不带有<、>、==、！=、in、not in等运算符，仅仅给出数值之类的条件，也是可以的。当while后写入一个非零整数时，视为真值，执行循环体；写入0时，视为假值，不执行循环体。也可以写入str、list或任何序列，长度非零则视为真值，执行循环体；否则视为假值，不执行循环体。

【例子】

count = 0
while count < 3:
    temp = input("不妨猜一下小哥哥现在心里想的是那个数字：")
    guess = int(temp)
    if guess > 8:
        print("大了，大了")
    else:
        if guess == 8:
            print("你是小哥哥心里的蛔虫吗？")
            print("哼，猜对也没有奖励！")
            count = 3
        else:
            print("小了，小了")
    count = count + 1
print("游戏结束，不玩儿啦！")

【例子】布尔表达式返回0，循环终止。

string = 'abcd'
while string:
    print(string)
    string = string[1:]
# abcd
# bcd
# cd
# d

2.2 while - else 循环

while 布尔表达式:
    代码块
else:
    代码块

当while循环正常执行完的情况下，执行else输出，如果while循环中执行了跳出循环的语句，比如 break，将不执行else代码块的内容。
【例子】

count = 0
while count < 5:
    print("%d is  less than 5" % count)
    count = count + 1
else:
    print("%d is not less than 5" % count)    
# 0 is  less than 5
# 1 is  less than 5
# 2 is  less than 5
# 3 is  less than 5
# 4 is  less than 5
# 5 is not less than 5

【例子】

count = 0
while count < 5:
    print("%d is  less than 5" % count)
    count = 6
    break
else:
    print("%d is not less than 5" % count)
# 0 is  less than 5

2.3 for 循环

for循环是迭代循环，在Python中相当于一个通用的序列迭代器，可以遍历任何有序序列，如str、list、tuple等，也可以遍历任何可迭代对象，如dict。

for 迭代变量 in 可迭代对象:
    代码块

每次循环，迭代变量被设置为可迭代对象的当前元素，提供给代码块使用。
【例子】

for i in 'ILoveMAOMAO':
    print(i, end=' ')  # 不换行输出
# I L o v e M A O M A O

【例子】

member = ['张三', '李四', '刘德华', '刘六', '周润发']
for i in range(len(member)):
    print(member[i])
# 张三
# 李四
# 刘德华
# 刘六
# 周润发

【例子】

dic = {
    
    'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4}
for key, value in dic.items():
    print(key, value, sep=':', end=' ')    
# a:1 b:2 c:3 d:4 

2.4 for - else 循环

for 迭代变量 in 可迭代对象:
    代码块
else:
    代码块

当for循环正常执行完的情况下，执行else输出，如果for循环中执行了跳出循环的语句，比如 break，将不执行else代码块的内容，与while - else语句一样。
【例子】

for num in range(10, 20):  # 迭代 10 到 20 之间的数字
    for i in range(2, num):  # 根据因子迭代
        if num % i == 0:  # 确定第一个因子
            j = num / i  # 计算第二个因子
            print('%d 等于 %d * %d' % (num, i, j))
            break  # 跳出当前循环
    else:  # 循环的 else 部分
        print(num, '是一个质数')
# 10 等于 2 * 5
# 11 是一个质数
# 12 等于 2 * 6
# 13 是一个质数
# 14 等于 2 * 7
# 15 等于 3 * 5
# 16 等于 2 * 8
# 17 是一个质数
# 18 等于 2 * 9
# 19 是一个质数

break语句可以跳出当前所在层的循环。
continue终止本轮循环并开始下一轮循环。
pass是空语句，不做任何操作，只起到占位的作用，其作用是为了保持程序结构的完整性。

3 迭代器

3.1 range() 函数

range([start,] stop[, step=1])

• 这个BIF（Built-in functions）有三个参数，其中用中括号括起来的两个表示这两个参数是可选的。
• step=1 表示第三个参数的默认值是1。
• range 这个BIF的作用是生成一个从start参数的值开始到stop参数的值结束的数字序列，该序列包含start的值但不包含stop的值。

【例子】

for i in range(2, 5):  # 不包含9
    print(i)
# 2
# 3
# 4

3.2 enumerate() 函数

enumerate(sequence, [start=0])

• sequence – 一个序列、迭代器或其他支持迭代对象。
• start – 下标起始位置。
• 返回 enumerate(枚举) 对象
  【例子】

seasons = ['Spring', 'Summer', 'Fall', 'Winter']
lst = list(enumerate(seasons))
print(lst)
# [(0, 'Spring'), (1, 'Summer'), (2, 'Fall'), (3, 'Winter')]

lst = list(enumerate(seasons, start=1))  # 下标从 1 开始
print(lst)
# [(1, 'Spring'), (2, 'Summer'), (3, 'Fall'), (4, 'Winter')]

enumerate()与 for 循环的结合使用

for i, a in enumerate(A)
    do something with a  

用 enumerate(A) 不仅返回了 A 中的元素，还顺便给该元素一个索引值 (默认从 0 开始)。此外，用 enumerate(A, j) 还可以确定索引起始值为 j。
【例子】

languages = ['Python', 'R', 'Matlab', 'C++']
for language in languages:
    print('I love', language)
print('Done!')
'''
I love Python
I love R
I love Matlab
I love C++
Done!
'''

4 推导式

4.1 列表推导式

[ expr for value in collection [if condition] ]

【例子】

x = [i ** 2 for i in range(1, 10)]
print(x)
# [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

【例子】

x = [(i, i ** 2) for i in range(6)]
print(x)
# [(0, 0), (1, 1), (2, 4), (3, 9), (4, 16), (5, 25)]

【例子】

x = [i for i in range(100) if (i % 2) != 0 and (i % 3) == 0]
print(x)
# [3, 9, 15, 21, 27, 33, 39, 45, 51, 57, 63, 69, 75, 81, 87, 93, 99]

4.2 元组推导式

( expr for value in collection [if condition] )

【例子】

a = (x for x in range(10))
print(a)
# <generator object <genexpr> at 0x0000025BE511CC48>
print(tuple(a))
# (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)

4.3 字典推导式

{
    
     key_expr: value_expr for value in collection [if condition] }

【例子】

b = {
    
    i: i % 2 == 0 for i in range(10) if i % 3 == 0}
print(b)
# {0: True, 3: False, 6: True, 9: False}

4.4 集合推导式

{ expr for value in collection [if condition] }

【例子】

c = {
    
    i for i in [1, 2, 3, 4, 5, 5, 6, 4, 3, 2, 1]}
print(c)
# {1, 2, 3, 4, 5, 6}

---

练习题：
1、编写一个Python程序来查找那些既可以被7整除又可以被5整除的数字，介于1500和2700之间。

# your code here 
[i for i in range(1500,2700,1) if i%7 == 0 and i%5 == 0]

2、龟兔赛跑游戏
题目描述：
话说这个世界上有各种各样的兔子和乌龟，但是研究发现，所有的兔子和乌龟都有一个共同的特点——喜欢赛跑。于是世界上各个角落都不断在发生着乌龟和兔子的比赛，小华对此很感兴趣，于是决定研究不同兔 子和乌龟的赛跑。他发现，兔子虽然跑比乌龟快，但它们有众所周知的毛病——骄傲且懒惰，于是在与乌龟的比赛中，一旦任一秒结束后兔子发现自己领先t米或以 上，它们就会停下来休息s秒。对于不同的兔子，t，s的数值是不同的，但是所有的乌龟却是一致——它们不到终点决不停止。
然而有些比赛相当漫长，全程观看会耗费大量时间，而小华发现只要在每场比赛开始后记录下兔子和乌龟的数据——兔子的速度v1（表示每秒兔子能跑v1 米），乌龟的速度v2，以及兔子对应的t，s值，以及赛道的长度l——就能预测出比赛的结果。但是小华很懒，不想通过手工计算推测出比赛的结果，于是他找 到了你——清华大学计算机系的高才生——请求帮助，请你写一个程序，对于输入的一场比赛的数据v1，v2，t，s，l，预测该场比赛的结果。
输入:
输入只有一行，包含用空格隔开的五个正整数v1，v2，t，s，l，其中(v1,v2< =100;t< =300;s< =10;l< =10000且为v1,v2的公倍数)
输出:
输出包含两行，第一行输出比赛结果——一个大写字母“T”或“R”或“D”，分别表示乌龟获胜，兔子获胜，或者两者同时到达终点。
第二行输出一个正整数，表示获胜者（或者双方同时）到达终点所耗费的时间（秒数）。

---

样例输入：
10 5 5 2 20
样例输出
D

4

# your code here 
class Turtle_rabbit:
    def run(self,inputs):
        v1,v2,t,s,l = inputs
        result = []
        dist1,dist2 = 0, 0
        i = 0
        while dist1 < l and dist2 < l:
            dist1 += v1
            dist2 += v2
            i +=1
            if(dist1 == l or dist2 == l):
                break
            if(dist1 - dist2 >= t):
                dist1 -= s*v1    
                            
        if dist1 > dist2:
            result.append("R")
        elif dist1 < dist2:
            result.append("T")
        else:
            result.append("D") 
        result.append(i)
        return result
        
if __name__ == "__main__":
    inputs = (10,5,5,2,20)
    result = Turtle_rabbit()
    for i,data in enumerate(result.run(inputs)):
        print(data)

---

参考文献：

• https://www.runoob.com/python3/python3-tutorial.html
• https://www.bilibili.com/video/av4050443
• https://mp.weixin.qq.com/s/DZ589xEbOQ2QLtiq8mP1qQ

DataWhale

Datawhale是一个专注于数据科学与AI领域的开源组织，汇集了众多领域院校和知名企业的优秀学习者，聚合了一群有开源精神和探索精神的团队成员。Datawhale以“for the learner，和学习者一起成长”为愿景，鼓励真实地展现自我、开放包容、互信互助、敢于试错和勇于担当。同时Datawhale 用开源的理念去探索开源内容、开源学习和开源方案，赋能人才培养，助力人才成长，建立起人与人，人与知识，人与企业和人与未来的联结。