第5章 流程控制及if语句的使用
本章摘要
5-1 关系运算符
5-2 逻辑运算符
5-3 if语句
5-4 if … else语句
5-5 if … elif … else语句
5-6 嵌套的if语句
5-7 尚未设置的变量值None
5-8 专题——BMI程序/猜出生日期/十二生肖系统/线性方程式
一个程序如果是按部就班从头到尾，中间没有转折，其实是无法完成太多工作的。程序设计过程中难免会需要转折，这个转折在程序设计中的术语是流程控制。本章将完整讲解有关if语句的流程控制。另外，与程序流程设计有关的关系运算符与逻辑运算符也将在本章做说明，因为这些是if语句流程控制的基础。
5-1 关系运算符
Python语言所使用的关系运算如下。
上述运算如果是真会返回True，如果是伪会返回False。
实例1：下列会返回True。
实例2：下列会返回False。
5-2 逻辑运算符
Python所使用的逻辑运算符有以下三个。
and：相当于逻辑符号AND。
or：相当于逻辑符号OR。
not：相当于逻辑符号NOT。
下列是逻辑运算符and的图例说明。
实例1：下列会返回True。
实例2：下列会返回False。
下列是逻辑运算符or的图例说明。
实例3：下列会返回True。
实例4：下列会返回False。
下列是逻辑运算符not的图例说明。
如果是True经过not运算会返回False，如果是False经过not运算会返回True。
实例5：下列会返回True。
实例6：下列会返回False。
5-3 if语句
if语句的基本语法如下：
if （条件判断）: # 条件判断外的小括号可有可无
程序代码区块
如果条件判断是True，则执行程序代码区块，如果条件判断是False，则不执行程序代码区块。如果程序代码区块只有一条指令，可将上述语法写成下列格式。
if （条件判断）: 程序代码区块
可以用下列流程图说明这个if语句。
如果读者学习过其他程序语言，例如Visual Basic、C、JavaScript等，在条件表达式中是使用大括号“{ }”，将if语句的程序代码区块括起来，如下所示（以C语言为实例）。
在Python内是使用内缩方式区隔if语句的程序代码区块，编辑程序时可以用Tab键内缩或是直接内缩4个字符空间，表示这是if语句的程序代码区块。相同内容，可以用下列方式处理。
在Python中内缩程序代码是有意义的，相同的程序代码区块，必须有相同的内缩，否则会产生错误。
实例1：正确的if语句程序代码。
实例2：不正确的if语句程序代码，下列代码因为任意内缩造成错误。
上述笔者讲解if语句是True时需内缩4个字符空间，这是Python预设的，读者可能会问可不可以内缩5个字符空间，答案是可以的，但是记得相同程序区块必须有相同的内缩空间。不过如果是使用Python的IDLE编辑环境，当输入if语句后，只要按Enter键，程序就会自动内缩4个字符空间。
程序实例ch5_1.py：if语句的基本应用。
执行结果
程序实例ch5_2.py：输出绝对值的应用。
执行结果
对于上述ch5_2.py而言，由于if语句只有一条指令，所以可以将第5行和第6行改写成下列语句。
上述可以得到相同的结果，详请可参考本书代码文件中的ch5_2_1.py。
5-4 if … else语句
程序设计时更常用的功能是条件判断为True时执行某一个程序代码区块，当条件判断为False时执行另一段程序代码区块，此时可以使用if … else语句，它的语法格式如下：
if （条件判断）:
程序代码区块一
else:
程序代码区块二
如果条件判断是True，则执行程序代码区块一，如果条件判断是False，则执行程序代码区块二。可以用下列流程图说明这个if … else语句。
程序实例ch5_3.py：重新设计ch5_1.py，增加年龄满20岁时的输出。
执行结果
程序实例ch5_4.py：奇数偶数的判断。
执行结果
Python语言在执行网络爬虫存取数据时，常会不知道可以获得多少笔数据，例如可能是0～100笔，如果我们想要最多只取10笔数据（小于10笔也可以当作我们的数据），使用传统程序语言的语法，设计观念应该如下：
在Python中，我们可以用下列语法表达：
items = 10 if items >= 10 else items
程序实例ch5_4_1.py：测试if … else语法。
执行结果
5-5 if … elif … else语句
这是一个多重判断，程序设计时需要多个条件做比较时就比较有用。例如，在美国成绩计分是采取A、B、C、D、F等，通常90～100分是A，80～89分是B，70～79分是C，60～69分是D，低于60分是F。使用Python可以用这个语句，很容易就可以完成这个工作。这个语句的基本语法如下。
if (条件判断一）:
程序代码区块一
elif (条件判断二）:
程序代码区块二
…
else:
程序代码区块 n
如果条件判断一是True则执行程序代码区块一，然后离开条件判断。否则检查条件判断二，如果是True则执行程序代码区块二，然后离开条件判断。如果条件判断是False则持续进行检查，上述elif的条件判断可以不断扩充，如果所有条件判断是False则执行程序代码n区块。下列流程图是假设只有两个条件判断说明这个if … elif … else语句。
程序实例ch5_5.py：请输入数字分数，程序将响应A、B、C、D或F等级。
执行结果
程序实例ch5_6.py：有一地区的票价收费标准是100元。
（1）如果小于等于6岁或大于等于80岁，收费是打2折。
（2）如果是7～12岁或60～79岁，收费是打5折。
请输入年龄，程序会计算票价。
执行结果
上述程序的第6行和第9行，如果读者对于运算符执行的优先级没有太大的把握，建议直接用小括号将条件判断括起来，可参考ch5_6_1.py。
程序实例ch5_7.py：这个程序要求输入字符，然后告知所输入的字符是大写字母、小写字母、阿拉伯数字或特殊字符。
执行结果
5-6 嵌套的if语句
嵌套的if语句是指在if语句内又有其他的if语句，下列是一种情况的实例。
其实Python允许加上许多层，不过层次太多时，未来程序维护会变得比较困难。
程序实例ch5_8.py：测试某一年是否闰年，闰年的条件是首先可以被4整除（相当于没有余数），这个条件成立时，还必须符合除以100时余数不为0或是除以400时余数为0，当两个条件都符合才算闰年。
执行结果
5-7 尚未设置的变量值None
有人在设计程序时，喜欢将所有变量一次先予以定义，在尚未用到此变量时先设置这个变量的值是None，如果此时用type( )函数了解它的类型时将显示NoneType，如下所示。
通常在设计程序时，可使用下列方式测试。
程序设计ch5_8_1.py：if语句与None的应用。不过要注意的是，None在布尔值运算时会被当作
False。
执行结果
5-8 专题——BMI程序/猜出生日期/十二生肖系统/ 线性方程式
5-8-1 设计人体体重健康判断程序
BMI（Body Mass Index）又称身高体重指数（也称身体质量指数），是由比利时的科学家凯特勒（Lambert Quetelet）最先提出，也是世界卫生组织认可的健康指数，它的计算方式如下：
BMI = 体重（kg） / 身高（m）2
如果BMI为18.5～23.9，表示这是健康的BMI值。请输入自己的身高和体重，然后列出是否在健康的范围。中国官方针对BMI指数公布的更进一步资料如下。
程序实例ch5_9.py：人体健康体重指数判断程序，这个程序会要求输入身高与体重，然后计算BMI指数，由这个BMI指数判断体重是否正常。
执行结果
上述程序第4行"float （height）/100"，主要是将身高单位由厘米改为米，上述专题程序可以扩充为输入身高体重后，程序可以列出相应BMI值及其所在区间，作为读者的习题。
5-8-2 猜出生日期
本节将先说明程序，随后再说明程序的工作原理。在讲解猜出生日期之前，先用更简单的猜0～7数字做说明。
程序实例ch5_10.py：读者心中先预想一个0～7的数字，程序中会问读者3个问题，请读者真心回答，然后这个程序会猜出读者心中的数字。
执行结果
0～7的数字基本上可用3个二进制表示，为000～111。其实所问的3个问题，基本上只是了解特定位是否为1。
了解了以上概念，我们可以再进一步扩充上述实例猜测一个人生日的日期，一个人生日的日期是1～31的数字。
程序实例ch5_11.py：猜测一个人生日的日期，对于1～31的数字可以用5个二进制的位表示，所以可以询问5个问题，每个问题获得一个位是否为1，经过5个问题即可获得一个人的生日日期，下列是5组数据信息。
执行结果
5-8-3 十二生肖系统
在中国除了使用公元年份代号，也使用鼠、牛、虎、兔、龙、蛇、马、羊、猴、鸡、狗、猪当作十二生肖，每12年是一个周期，1900年是鼠年。
程序实例ch5_12.py：请输入你出生的公元年19××或20××，本程序会输出相对应的生肖年。
执行结果
注 以上是用公元日历，十二生肖年是用农历年，所以年初或年尾会有一些差异。
5-8-4 求一元二次方程式的根
在中学数学中，可以看到下列一元二次方程式：
ax2 + bx + c = 0
可以用下列方式获得根。
上述方程式有3种状况，如果b2 – 4ac是正值，那么这个一元二次方程式有两个实数根。如果b2 – 4ac是0，那么这个一元二次方程式有一个实数根。如果b2 – 4ac是负值，那么这个一元二次方程式没有实数根。
实数根的几何意义是与x轴交叉点的坐标。
程序实例ch5_13.py：有一个一元二次方程式如下：
3x2 + 5x + 1 = 0
求这个方程式的根。
执行结果
5-8-5 求解联立线性方程式
假设有一个联立线性方程式如下：
ax + by = e
cx + dy = f
可以用下列方式获得x和y值。
在上述公式中，如果a×d – b×c等于0，则此联立线性方程式无解。
程序实例ch5_14.py：计算下列联立线性方程式的值。
2x + 3y = 13
x – 2y = -4
执行结果
习题
1. 请改为不使用abs( )函 数重新设计ch5_2.py程序。（5-3节）
2. 请输入3个数字，本程序可以将数字由大到小输出。（5-3节）
3. 有一个圆半径是20，圆中心在坐标（0,0）位置，请输入任意点坐标，这个程序可以判断此点坐标是不是在圆内部。（5-4节）
提示 可以计算点坐标距离圆中心的长度是否小于半径。
4. 请设计一个程序，如果输入是负值则将它改成正值输出，如果输入是正值则将它改成负值输出。（5-4节）
5. 用户可以先选择华氏温度与摄氏温度转换方式，然后输入一个温度，可以转换成另一种温度。（5-5节）
6. 假设在麦当劳打工每周领一次薪资，工作基本时薪是150元，其他规则如下。
（1）小于40小时（周），每小时是基本时薪的0.8倍。
（2）等于40小时（周），每小时是基本时薪。
（3）大于40至50（含）小时（周），每小时是基本时薪的1.2倍。
（4）大于50小时（周），每小时是基本时薪的1.6倍。
请输入工作时数，然后可以计算周薪。（5-5节）
7. 假设今天是星期日，请输入天数days，本程序可以响应days天后是星期几。（5-5节）
8. 三角形边长的要求是两边长加起来大于第三边，请输入3个边长，如果这3个边长可以形成三角形则输出三角形的周长。如果这3个边长无法形成三角形，则输出这不是三角形的边长。（5-6节）
9. 扩充设计ch5_9.py，列出中国BMI指数区分的结果表。（5-7节）
10. 请参考ch5_13.py，但是修改为在屏幕上输入a, b, c三个数值，彼此用逗号隔开，然后计算此一元二次方程式的根，先列出有几个根。如果有实数根则列出根值，如果没有实数根则列出没有实数根，然后程序结束。（5-7节）
11. 请参考ch5_14.py，但是修改为在屏幕上输入a, b, c, d, e, f六个数值，彼此用逗号隔开，这些数值分别是联立线性方程式的系数与方程式的值，然后计算此线性方程式的x和y值，如果此题无解则列出此题目没有解。（5-7节）
