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Python条件与循环

Python编程 彭东稳 7年前 (2017-08-03) 19513次浏览 已收录 0个评论

一、条件语句

Python 的条件语句,用法很简单,但需要注意 Python 的缩进规则。常见的用法分别是:单分支、双分支和多分支。对应语法如下:

由于 Python 不支持 switch 语句,因此,当存在多个条件判断时,我们需要用 else if 来实现,这在 Python 中的表达是 elif。

但需要注意的是,在条件语句的末尾必须加上冒号(:),这是 Python 特定的语法规范。

整个条件语句是顺序执行的,如果遇到一个条件满足,在执行完 statement 后,便会退出整个 if、elif、else 条件语句,而不会继续向下执行。

这个语句在工作中很常用,比如下面的这个例子。输入用户年龄,根据年龄打印不同的内容,在 Python 程序中,用if语句实现:

也可以给if添加一个else语句,意思是,如果if判断是False,不要执行if的内容,去把else执行了:

当然上面的判断是很粗略的,完全可以用elif做更细致的判断:

if判断条件还可以省略判断条件,比如写:

只要x是非零数值、非空字符串、非空list等,就判断为True,否则为False

关于省略判断条件的常见用法,我大概总结了一下:

判断条件的省略用法
数据类型 结果
string 空字符串解析为False,其余为True
int 0解析为False,其余为True
bool True为True,False为False
list/dict/tuple/set Iterable为空解析为False,其余为True
object None解析为False,其余为True

不过,切记,在实际写代码时,我们鼓励,除了 boolean 类型的数据,条件判断最好是显性的。比如,在判断一个整型数是否为 0 时,我们最好写出判断的条件:

而不是只写出变量名:

二、循环语句

讲完了条件语句,我们接着来看循环语句。所谓循环,顾名思义,本质上就是遍历集合中的元素。和其他语言一样,Python 中的循环一般通过 for 循环和 while 循环实现。

比如,我们有一个列表,需要遍历列表中的所有元素并打印输出,代码如下:

其实,Python 中的数据结构只要是可迭代的(iterable),比如列表、集合等等,那么都可以通过下面这种方式遍历:

这里需要单独强调一下字典。字典本身只有键是可迭代的,如果我们要遍历它的值或者是键值对,就需要通过其内置的函数 values() 或者 items() 实现。其中,values() 返回字典的值的集合,items() 返回键值对的集合。

看到这里你也许会问,有没有办法通过集合中的索引来遍历元素呢?当然可以,其实这种情况在实际工作中还是很常见的,甚至很多时候,我们还得根据索引来做一些条件判断。

我们通常通过 range() 这个函数,拿到索引,再去遍历访问集合中的元素。比如下面的代码,遍历一个列表中的元素,当索引小于 5 时,打印输出:

当我们同时需要索引和元素时,还有一种更简洁的方式,那就是通过 Python 内置的函数 enumerate()。用它来遍历集合,不仅返回每个元素,并且还返回其对应的索引,这样一来,上面的例子就可以写成:

在循环语句中,我们还常常搭配 continue 和 break 一起使用。所谓 continue,就是让程序跳过当前这层循环,继续执行下面的循环;而 break 则是指完全跳出所在的整个循环体。在循环中适当加入 continue 和 break,往往能使程序更加简洁、易读。

比如,给定两个字典,分别是产品名称到价格的映射,和产品名称到颜色列表的映射。我们要找出价格小于 1000,并且颜色不是红色的所有产品名称和颜色的组合。如果不用 continue,代码应该是下面这样的:

而加入 continue 后,代码显然清晰了很多:

我们可以看到,按照第一个版本的写法,从开始一直到打印输出符合条件的产品名称和颜色,共有 5 层 for 或者 if 的嵌套;但第二个版本加入了 continue 后,只有 3 层嵌套。

显然,如果代码中出现嵌套里还有嵌套的情况,代码便会变得非常冗余、难读,也不利于后续的调试、修改。因此,我们要尽量避免这种多层嵌套的情况。

前面讲了 for 循环,对于 while 循环,原理也是一样的。它表示当 condition 满足时(True),一直重复循环内部的操作,直到 condition 不再满足(False),就跳出循环体。如果条件一直满足,循环将会无限的执行下去。

while 语句时还有另外两个重要的命令 continue,break 来跳过循环。continue 用于跳过该次循环,break 则是用于退出循环,此外”判断条件”还可以是个常值,表示循环必定成立。

在 Python 中,while … else 在循环条件为 False 时执行 else 语句块,其中 else 块可用可不用。如果用了,只有当循环正常终止,else 才会执行;如果循环终止是由 break 跳出导致的则 else 不会执行。

很多时候,for 循环和 while 循环可以互相转换,比如要遍历一个列表,我们用 while 循环同样可以完成:

那么,两者的使用场景又有什么区别呢?

通常来说,如果你只是遍历一个已知的集合,找出满足条件的元素,并进行相应的操作,那么使用 for 循环更加简洁。但如果你需要在满足某个条件前,不停地重复某些操作,并且没有特定的集合需要去遍历,那么一般则会使用 while 循环。

比如,某个交互式问答系统,用户输入文字,系统会根据内容做出相应的回答。为了实现这个功能,我们一般会使用 while 循环,大致代码如下:

同时需要注意的是,for 循环和 while 循环的效率问题。比如下面的 while 循环:

和等价的 for 循环:

究竟哪个效率高呢?

要知道,range() 函数是直接由 C 语言写的,调用它速度非常快。而 while 循环中的“i += 1”这个操作,得通过 Python 的解释器间接调用底层的 C 语言;并且这个简单的操作,又涉及到了对象的创建和删除(因为 i 是整型,是 immutable,i += 1 相当于 i = new int(i + 1))。所以,显然,for 循环的效率更胜一筹。

三、条件与循环的复用

前面两部分讲了条件与循环的一些基本操作,接下来,我们重点来看它们的进阶操作,让程序变得更简洁高效。

在阅读代码的时候,你应该常常会发现,有很多将条件与循环并做一行的操作,例如:

将这个表达式分解开来,其实就等同于下面这样的嵌套结构:

而如果没有 else 语句,则需要写成:

举个例子,我们在处理文件中的字符串时,常常遇到的一个场景:将文件中逐行读取的一个完整语句,按逗号分割单词,去掉首位的空字符,并过滤掉长度小于等于 5 的单词,最后返回由单词组成的列表。这同样可以简洁地表达成一行:

当然,这样的复用并不仅仅局限于一个循环。比如,给定两个列表 x、y,要求返回 x、y 中所有元素对组成的元祖,相等情况除外。那么,你也可以很容易表示出来:

这样的写法就等价于:

熟练之后,你会发现这种写法非常方便。当然,如果遇到逻辑很复杂的复用,你可能会觉得写成一行难以理解、容易出错。那种情况下,用正常的形式表达,也不失为一种好的规范和选择。


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