Python條件語句詳解：if、else、switch都有了
01 if條件語句
if語句用于檢測某個條件是否成立。如果成立，則執行if語句內的程序;否則，跳過if語句，執行后面的內容。if語句的格式如下。
- if(表達式):
- 語句1
- else:
- 語句2
if語句的執行過程如下：如果表達式的布爾值為真，則執行語句1;否則，執行語句2。其中的else子句可以省略，表達式兩側的括號也可以省略。
在講解if語句之前，先介紹一下Python中的控制臺輸入函數。在C語言中，使用scanf()和getchar()捕獲用戶輸入，而Java語言的System.in包提供了控制臺輸入的方法。Python也提供了類似功能的函數——input()，用于捕獲用戶的原始輸入并將其轉為字符串。input()函數的聲明如下。
- input([prompt]) -> string
參數prompt是控制臺中對于輸入的提示文字，提示用戶輸入，返回值為字符串。如果輸入的是數字，返回的還是字符串，那么使用前需要調用int()做一下字符串和數字類型的轉換。下面這段代碼說明了字符串和數字類型的轉換。
- x = input("x:")
- x = int(x)
- x = x + 1
如果不調用int()把字符串轉換為數字，而直接計算表達式x = x + 1，將提示如下錯誤。
- TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly
下面這段代碼演示了if語句的執行流程。
- 1# 執行if語句內的程序
- 2a = input("a:")
- 3a = int(a)
- 4b = input("b:")
- 5b = int(b)
- 6if(a > b):
- 7 print (a, " > ", b)
【代碼說明】
- 第2行代碼定義了變量a。
- 第3行將用戶輸入的a轉換為int類型。
- 第4行代碼定義了變量b。
- 第5行將用戶輸入的b轉換為int類型。
- 第6行代碼判斷變量a、b的大小。
- 對于第7行代碼，假設a=2、b=1，輸出結果：2>1。
如果不滿足if語句內的條件，程序將跳過if語句，執行后面的內容。
- 1# 跳過if語句
- 2a = input("a:")
- 3a = int(a)
- 4b = input("b:")
- 5b = int(b)
- 6if(a > b):
- 7 print (a, " > ", b)
- 8print (a, " < ", b)
【代碼說明】
- 假設a=1、b=2，第6行代碼中變量a的值小于變量b的值，因此，程序跳轉執行第8行代碼。
- 第8行代碼輸出結果：1<2。
【例3-1】把上面的代碼改寫成if… else…結構。
【例3-1.py】
- 1# if… else…語句
- 2a = input("a:")
- 3a = int(a)
- 4b = input("b:")
- 5b = int(b)
- 6if(a > b):
- 7 print (a, " > ", b)
- 8else:
- 9 print (a, " < ", b)
【代碼說明】
- 假設a=1、b=2，第6行代碼中變量a的值小于變量b的值。因此，程序跳轉到else子句。
- 第9行代碼輸出結果：1<2。
注意：else子句后需要加一個冒號，使Python解釋器能識別出else子句對應的代碼塊。Java程序員可能會不習慣這種語法，往往會忽略else子句后的冒號。在Python 2中還可用raw_input()函數接收用戶輸入，其功能與Python 3的input()相同。而Python 2中的input()接收的值不轉換為字符串類型，而是保留原始類型，它在Python 3中已經去除。
02 if…elif…else判斷語句
if…elif…else語句是對if…else…語句的補充。當程序的條件分支很多時，可以使用這種語句。if…elif…else語句相當于C、Java中的if…elseif…else語句。該語句的格式如下。
- if(表達式1): 語句1
- elif(表達式2): 語句2
- …
- elif(表達式n): 語句n
- else: 語句m
if…elif…else語句的執行過程：首先判斷表達式1的值是否為真。如果為真，則執行語句1。否則，程序流轉到elif子句，判斷表達式2的值是否為真。如果表達式2的值為真，則執行語句2。否則，程序進入下面一個elif子句，以此類推。如果所有的表達式都不成立，則程序執行else子句的代碼。其中的else子句可以省略，表達式兩側的括號也可以省略。
下面【例3-2】中的這段代碼通過判斷學生的分數，確定學生成績的等級。
【例3-2.py】
- 1# if elif else語句
- 2score = float( input("score:")) # 接收用戶輸入并將其轉換為float類型，當輸入為小數時，使用int轉換會報錯
- 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")
【代碼說明】
- 第2行代碼定義了一個變量score，假設輸入的值為70。這個變量表示學生的分數。接收用戶輸入并將其轉換為float類型。
- 第3行代碼，分數大于等于90并且小于等于100，則等級評定為“A”。
- 第5行代碼，分數大于等于80并且小于90，則等級評定為“B”。
- 第7行代碼，分數大于等于60并且小于80，則等級評定為“C”。此時條件表達式成立，程序流轉到第8行。輸出結果為C。
- 第9行代碼，當前面的條件表達式都不成立時，程序流轉到else子句。
03 if語句也可以嵌套
if語句的嵌套是指if語句中可以包含一個或多個if語句。嵌套的格式如下所示。
- if(表達式1):
- if(表達式2): 語句1
- elif(表達式3): 語句2
- …
- else: 語句3
- elif(表達式n):
- …
- else:
- …
下面【例3-3】中的這段代碼是一個嵌套的條件語句。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語句
- 5 y = 1
- 6 else:
- 7 y = 0
- 8else:
- 9 y = -1
- 0print ("y =", y)
【代碼說明】
- 第2行代碼定義了一個變量y。為了不和最終可能的輸出結果1、0、-1重復，設置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，則執行下面嵌套的if語句。
- 第4行代碼，判讀x的值是否大于0。如果大于0，則執行第5行代碼;否則，執行第7行代碼。
- 第8行代碼，如果變量x的值小于0，則執行第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行代碼的輸出結果為-1。
嵌套語句可以組合出很多寫法，但是要注意把所有的分支情況都考慮到。下面的這種寫法是錯誤的。
- 1# 錯誤的嵌套語句
- 2x = -1
- 3y = 99
- 4if(x != 0): # 如果x不等于0
- 5 if(x > 0): #嵌套的if語句
- 6 y = 1
- 7else:
- 8 y = 0
- 9print ("y =", y)
【代碼說明】
- 第4行代碼判斷變量x的值是否等于0。如果不等于0，則執行if語句下面的代碼塊;否則執行else子句的代碼。由于x的值等于-1，程序流轉到第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的值設置為1。由于這里沒有考慮到變量x小于0的情況，所以程序直接跳轉到第9行。
- 第9行代碼，變量y的值并沒有被改變，程序的分支結構沒有考慮到x小于0的情況，所以最終輸出的不是期望中的結果。輸出結果為99。
注意：編寫條件語句時，應該盡可能避免使用嵌套語句。嵌套語句不便于閱讀，而且可能會忽略一些可能性。
04 switch語句的替代方案
switch語句用于編寫多分支結構的程序，類似于if…elif…else語句。C語言中switch語句的結構如下所示。
- switch(表達式) {
- case 常量表達式1: 語句1
- case 常量表達式2: 語句2
- …
- case 常量表達式n: 語句n
- default: 語句m
- }
switch語句表示的分支結構比if…elif…else語句更清晰，代碼可讀性更高，但是Python并沒有提供switch語句，而是可以通過字典實現switch語句的功能。
實現方法分為兩步。首先，定義一個字典。字典是由鍵值對組成的集合。其次，調用字典的get()獲取相應的表達式。
下面【例3-4】中的這段代碼通過算術運算的符號，獲取算術運算表達式。
【例3-4.py】
- 1# 使用字典實現switch語句
- 2from __future__ import division# 導入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))
【代碼說明】
- 第3、4行代碼定義了兩個操作數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運算符。
- 第6行代碼定義了一個字典result。該字典的key值由“+”“-”“*”“/”四則運算符組成。value值由對應的算術表達式組成。
- 第12行代碼調用get()方法，get()的參數就是變量operator的值。由于operator的值為“/”，因此將執行除法運算。輸出結果為0.5。
另一種使用switch分支語句的方案是創建一個switch類，處理程序的流轉。這種實現方法比較復雜，涉及面向對象、for循環、中斷語句、遍歷等知識，實現步驟分為4步。
- 創建一個switch類，該類繼承自Python的祖先類object。調用構造函數__init__()初始化需要匹配的字符串，并定義兩個成員變量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，程序向后執行。
- 定義一個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case子句，最后是case子句中沒有使用break中斷的情況。
- 重寫__iter__()方法，定義了該方法后才能使switch類用于循環語句中。__iter__()調用match()方法進行匹配，通過yield關鍵字，使函數可以在循環中迭代。此外，調用異常StopIteration中斷循環。Python中的循環都是通過異常StopIteration中斷的。這樣switch類就構造完成了。
- 編寫調用代碼，在for…in…循環中使用switch類。
下面【例3-5】中的這段代碼實現了switch語句的功能。
【例3-5.py】
- 1class switch(object):# 定義switch類
- 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語句中沒有break，則fall為True
- 5
- 6 def __iter__(self):# 定義__iter__()方法
- 7 yield self.match # 調用match方法 返回一個生成器
- 8 raise StopIteration# 用StopIteration 異常來判斷for循環是否結束
- 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，則繼續執行下面的case子句
- 12 # 或case子句沒有匹配項，則流轉到默認分支
- 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(): # 默認分支
- 37 print ""
【代碼說明】
- 第1行到第18行代碼定義了switch類，定義了__init__()、__iter__()、match()方法。
- 第23行代碼在for…in…循環中調用switch類，變量operator作為switch類的參數傳遞給構造函數。變量operator的值等于“+”，程序流轉到第24行。
- 第25行代碼輸出x + y的結果。輸出結果為3。
- 第26行代碼使用break語句中斷switch分支結構，程序流轉到文件的末尾。
