《python 与数据挖掘 》一 2.3 流程控制

    xiaoxiao2024-05-21  105

    本节书摘来自华章出版社《python 与数据挖掘 》一书中的第2章,第2.3节,作者张良均 杨海宏 何子健 杨 征,更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。

    2.3 流程控制

    流程控制是一门程序语言的基本,掌握Python流程控制语句就已经能够实现很多算法了。本节主要介绍Python的条件分支结构if语句和两种主要循环结构while语句和for语句,并在最后详细讲解Python函数的用法。如果读者有一定的编程基础,对条件分支、循环和函数这3种结构比较熟悉,那么本节的内容是简单的。如果读者初入编程,请认真阅读本节,这些内容是你日后编程的基础。

    2.3.1 if语句

    如果你的任务是输出两个数a和b之间的较大者,那么你的思路应该是这样的:如果a大于b:输出a否则:输出b如果想通过Python实现上面的思想,就必须借助if语句实现条件分支。在介绍if语句前,我们先来了解布尔表达式的相关内容。1.布尔表达式在3.2节中我们简单介绍过布尔值,而布尔表达式是返回一个布尔值(或称为真值)的表达式。首先下面的值作为布尔表达式的时候,会直接返回假(False):False ,None ,0 , "" , () ,[] , {}也就是说,标准值False和None,数字0和所有空序列都为False,其余的单个对象都为True。在表达式运算的过程中,True会视为数值1,False会视为数值0,这与其他编程语言是相似的。逻辑表达式是布尔表达式的一种,逻辑表达式指的是带逻辑操作符或比较操作符(如>,==)的表达式。逻辑表达式返回的是False或者True。代码清单2-2举了一些带True和False的表达式运算的例子:代码清单2-2 布尔表达式

    print "布尔表达式" print True,False # result: True,False print True == 1 # result: True print True + 2 # result: 3 print True + False*3 # result: 1 print 3 > 2 # result: True print (1 < 3)*10 # reuslt: 10 *代码详见:示例程序/code/2-3.py

    2.条件分支到目前为止的程序都是一条一条语句顺序执行的,现在我们的程序开始有了选择和判断的能力。if语句能够设置分支,有且只有1条分支会被执行,这和我们日常语言中的“如果”是一样的。if语句的一般格式如下:if 布尔表达式1:

    分支一

    elif 布尔表达式2:

    分支二

    else:

    分支三

    程序会先计算第一个布尔表达式,如果结果为真,则执行第一个分支的所有语句。如果为假,则计算第二个布尔表达式,如果第二个布尔表达式结果为真,则执行第二个分支的所有语句。如果结果仍然为假,则执行第三个分支的所有语句。如果只有两个分支,那么不需要elif,直接写else即可,如果有更多的分支,那么就需要添加更多的elif语句。Python中没有switch和case语句,多路分支只能通过if-elif-else来实现。注意整个分支结构中是有严格的退格缩进要求的。代码清单2-3给出一些例子。代码清单2-3 条件分支

    print "条件分支" # 例1 判断天气 weather = 'sunny' if weather =='sunny': print "shopping" elif weather =='cloudy': print "playing football" else: print "learning python" #result: shopping # 例2 选择两个数的较大者 import math a = math.pi b = math.sqrt(9.5) if a>b: print a else: print b # result: 3.14159265359 # 例3 3个数简单排序 first = 1 second = 2 third = 3 if second<third: t = second second = third third = t if first<second: t = first first = second second = t if second<third: t = second second = third third = t print first,'>',second,'>',third # result: 3 > 2 > 1 *代码详见:示例程序/code/2-3.py

    2.3.2 while循环

    while语句计算机比人类愚蠢得多,但计算机的优势是它能够无休止地进行计算。2016年3月谷歌的人工智能机器AlphaGo击败棋力世界排名前十的李世石,这个新闻引起了强大轰动。很多人不理解人工智能为何能够超越人脑。可以这样简单地理解,AlphaGo能够日夜不停地自我对弈,不断提高实力,而且速度比人类快得多,它的胜利是可以预见的。

    回归正题,似乎我们现有的知识要让程序重复地做一件事,就只能重复地写相同的代码,显然这不合理。为此,我们需要掌握一个重要的概念——循环。while循环是最常用的循环之一,它的格式如下:while 布尔表达式:

    程序段

    只要布尔表达式为真,那么程序段将会被执行,执行完毕后,再次计算布尔表达式,如果结果仍然为真,那么再次执行程序段,直至布尔表达式为假。举一个例子,如果要计算1到1000的和是多少,那么可以:

    a=1000 s=0 while a: s+=a a-=1 break和continue下面看两个简单的语句,它们只有嵌套在循环中才起作用,分别是break语句和continue语句。它们的作用如下:

    break:跳出最内层循环。continue:跳到最内层循环的首行。简单来说,break用于中止循环,注意,如果一个while语句嵌套在另一个while语句内,即程序中有双层循环,内层循环中的break语句仅仅退出内层循环并回到外层循环。而continue语句是中断当前的循环并回到循环段的开头重新执行程序。首次接触continue的读者可能比较难理解,代码清单2-4举出了一些例子。代码清单2-4 while语句

    print '''while语句''' # 例1 1到1000求和 a = 1000 s = 0 while a: s+=a a-=1 print s #result: 500500 # 例2 简单计算 while True: s = input('1+2=') if s ==3: print '答案正确' break if s>=0 and s<=9: continue print '答案是个位数' *代码详见:示例程序/code/2-3.py

    2.3.3 for循环

    for循环在Python中是一个通用的序列迭代器,可以遍历任何有序的序列。for语句可作用于字符串、列表、元组,这些数据结构在2.4节将会详细介绍,本节我们的例子需要用到这些数据结构。程序语言的学习是一个循环的学习过程,与其他学科不同,程序语言的知识是相互紧扣的。读者阅读本节有困难的话可以先跳到2.4节。

    for语句Python中的for语句接受可迭代对象,如序列和迭代器作为其参数,每次循环调取其中一个元素。在代码清单2-5中,我们给出了for循环对字符串、列表的遍历。Python的for循环看上去像伪代码,非常简洁,如代码清单2-5所示。

    代码清单2-5 for语句

    print '''简单for循环''' # 对列表和字符串进行迭代 for a in ['e','f','g']: print a, # result:e f g print for a in 'string': print a, # result:string *代码详见:示例程序/code/2-3.py range()函数如果你希望Python能像C语言的格式进行循环,就需要一个数字序列,range()函数能够快速生成一个数字序列。如:

    range(5)

    [0,1,2,3,4]那么Python中for i in range(5)的效果和C中for(i=0;i<5;i++)的效果是一样的。而range(a,b)能够返回列表[a,a+1,…,b-1](注意不包含b),这样for循环就可以从任意起点开始,任意终点结束。range()函数经常和len()函数一起用于遍历整个序列。len()函数能够返回一个序列的长度,for i in range(len(L))能够迭代整个列表L。虽然直接使用for循环似乎也可以实现这个目的,但是直接使用for循环难以对序列进行修改(因为每次迭代调取的元素并不是序列元素的引用),而通过range()和len()函数可以快速通过索引访问序列并对其进行修改。请看下面的代码清单2-6:代码清单2-6 range()函数

    print '''range()函数''' print range(2,9) # result: [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8] print range(2,9,3) #相邻元素的间隔为3 # result: [2, 5, 8] print '-'*70 # 直接使用for循环难以改变序列元素 L = [1,2,3] for a in L: a+=1 #a不是引用,L中对应的元素没有发生改变 print L # result: [1,2,3] # range()与len()函数遍历序列并修改元素 for i in range(len(L)): L[i]+=1 #通过索引访问 print L # result: [2,3,4] *代码详见:示例程序/code/2-3.py

    3.循环中的else语句for循环同样支持break和continue语句。循环语句可以有一个else语句,当for循环迭代整个列表后或while循环条件变为假时,循环并非通过break语句终止时,便会执行这个else语句。下面给出一个实现简单搜索质数的例子(见代码清单2-7)。代码清单2-7 循环中的else语句

    print '''循环中的else语句''' # 简单搜索质数 for n in range(2,10): for x in range(2,n): if n%x ==0: # 含有非普通因子 print n,'equals',x,'*',n/x break else: print n,'是一个质数' # 仅含有普通因子,说明这是一个质数 *代码详见:示例程序/code/2-3.py
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