x = y = 3.145
print(x is y, x is not y)
x = 3.145
y = 3.145
print(x is y)True False
False12 选择程序结构
根据可计算理论，任何算法都可由三种基本结构组合而成：
- 顺序结构：按顺序依次执行语句。
- 选择结构：通过判断特定条件是否成立，决定是否执行语句。
- 循环结构：在一定条件下， 重复执行代码。
12.1 关系运算，逻辑运算，测试运算
关系运算用于比较对象的大小，测试运算比较对象的id是否相同，逻辑运算计算逻辑表达式的值。这三类运算的结果都是布尔值，可用于选择程序结构。
- 关系运算符。
>，>=，<，<=：判断左操作数是否大于、大于等于、小于、小于等于右操作数。==：判断两个操作数是否相等。!=：判断两个操作数是否不等。
注记注意
- 比较两个浮点数是否不相等，不宜用
==，而应该用math.close()。 ==容易被误写为=。
- 测试运算符。
is，is not，测试操作数的id是否相等；in，not in，可以测试第1个操作数是否是第2个操作数的成员。第二个操作数是组合数据类型，如字符串，列表，元组，字典，集合等。
print('机' in '我坐飞机会头晕')
print(1 not in [1, 2, 3])True
False- 布尔运算/逻辑运算。
布尔运算符将操作对象转换为布尔值。在一般的计算机教材中，布尔运算的规则如 图 12.1， 操作数是布尔值，返回的结果也是布尔值。
但Python的布尔运算符则略有不同：
not返回布尔值；and和or进行短路运算（如果已经可以确定整个表达式的结果，则不再继续计算剩余的表达式），返回其最后计算的对象本身，不一定返回布尔值。
| 逻辑运算符 | 运算名称 | 说明 | 优先级 |
|---|---|---|---|
| not | 非 | 返回与操作对象相反的布尔值 | 高 |
| and | 与 | 若第1个操作数为假，返回之 否则返回第2个操作数 |
|
| or | 或 | 若第1个操作数为真，返回之 否则返回第2个操作数 |
低 |
print("芦花鸡" and "三黄鸡")
print("芦花鸡" or "三黄鸡")
print(not "芦花鸡")三黄鸡
芦花鸡
False| 运算符 | 说明 | 优先级 | 结合性 |
|---|---|---|---|
** |
幂 | 4 | 从右至左 |
+X-X~X |
正号 负号 按位取反 |
5 | |
*@///% |
乘法 矩阵乘法 (非原生支持) 除法 向下取整除法 求余数 |
6 | |
+, - |
加减法 | 7 | |
in, not inis, is not<, <=, >, >=, !=, == |
成员检验 id检验 比较运算符 |
12 | |
not |
布尔非 | 13 | |
and |
布尔与 | 14 | |
or |
布尔或 | 15 | |
x if e else y |
条件表达式 | 16 | 从右至左 |
注记练习
计算下列表达式的值：
not (7 <= 7)8 > 5 or 6 < 4a < b and b < c or a > c，其中a = 5; b = 3; c = 7(x or y) and not (x and y)，其中x = True; y = False3 * 4 == 12 and 5 != 2(4 + 5) * 2 > 10 and 15 % 4 == 3not (3 ** 2 <= 10) or 7 // 2 > 3
注记记忆窍门
一些重要运算符的优先级的大概排序：
- 算数>比较>逻辑
- 逻辑运算符中，优先级降序排列为
not, and, or，可以认为相应英语词的语气强烈程度递减。
注记练习
写出满足条件的表达式：
- 如果整数
x能被4整除，输出True； - 如果整数
x不能被100整除，输出True。
12.2 if-else语句
if-else语句可以根据条件表达式的值，选择是否执行特定代码。
这对应生活中如果发生了...，就做...的情况。
# Python的if语句语法
if a:
a为真时执行的操作# 伪代码例子
if 天气预报有雨:
不可在室外晾晒衣物
if 没听懂这个知识点:
举手提问
if 好感度>=100:
获得好结局
注记练习
编程完成下列任务：
- 如果一个整数
x是否能被4整除。 - 判断一个整数
x是否不能被100整除。
注记例：判断年份是否是闰年I
编程判断一个年份是否是闰年。 如果是闰年，输出类似于【相应年份是闰年】的提示语。 闰年条件:年份能被 4 整除但不能被 100 整除；或能被 400 整除。
year = 1900
if ((year % 4 == 0) and (year % 100 != 0)) or (year % 400 == 0):
print(f'{year}年是闰年。')year = 2000
if ((year % 4 == 0) and (year % 100 != 0)) or (year % 400 == 0):
print(f'{year}年是闰年。')2000年是闰年。
上例实现的是“仅在条件成立时做一些事，条件不成立时什么也不做”。 如果要“在条件成立时做一些事，在条件不成立时做另一些事”，可用if-else语句实现。
if a:
a为真时执行的操作
else:
a为假时执行的操作
注记例：判断年份是否是闰年II
接上例，要求不管年份是否闰年都要输出相应提示语。
year = 1900
if ((year % 4 == 0) and (year % 100 != 0)) or (year % 400 == 0):
print(f'{year}年是闰年。')
else:
print(f'{year}年不是闰年。')1900年不是闰年。
上例包含1个条件判断，生出了两个分支； 存在包含多个条件，衍生出更多分支的复杂情况，可以使用嵌套的if-else语句。但Python编程实践中，else语句中含有的if情况被简写为elif，可以简化复杂的缩进，提升代码可读性。
注记理解if-else
英语中if表示“如果”，else表示“其他”，这里表示“（if判断的条件不成立时的）其他情况”，可以翻译为“否则”。
# elif写法
if a:
a为真时执行的操作
elif b:
a为假且b为真时执行的操作
else:
a,b都为假时执行的操作
# 不使用elif而用if-else的写法
if a:
a为真时执行的操作
else:
if b:
a为假且b为真时执行的操作
else:
a,b都为假时执行的操作
注记例：判断年份是否是闰年III
闰年条件:年份能被 4 整除但不能被 100 整除；或能被 400 整除。
year = 1900
if year % 400 == 0:
print(f'{year}年是闰年。')
elif year % 100 == 0:
print(f'{year}年不是闰年。')
elif year % 4 == 0:
print(f'{year}年是闰年。')
else:
print(f'{year}年不是闰年。')1900年不是闰年。
根据具体场景的需求，if-else语句可以实现任意多条件与分支。
# 只有if, elif, 没有else
if a:
a为真时执行的操作
elif b:
a为假且b为真时执行的操作
# 多个elif
if a:
a为真时执行的操作
elif b:
a为假且b为真时执行的操作
elif c:
a,b都为假且c为真时执行的操作
...
注记例：根据的分数出等级
成绩等级 = \begin{cases} 优 &mark\geqslant90\\ \text{良}&80\leqslant mark<90\\ \text{中}&70\leqslant mark<80\\ \text{及格}&60\leqslant mark<70\\ \text{不及格}& mark<60\\ \end{cases}
mark = 88
if(mark >= 90):
grade = '优'
elif(mark >= 80):
grade = '良'
elif(mark >= 70):
grade = '中'
elif(mark >= 60):
grade = '及格'
else:
grade = '不及格'
print(f'{mark}分对应的等级是{grade}。')88分对应的等级是良。12.3 if-else嵌套
多个if-else语句嵌套，实现灵活的编程。 多个语句嵌套时，缩进表明if和else的对应关系。
age = 25
income = 50000
if age >= 18:
print('你是成年人。')
if income >= 30000:
print('你的收入达到了贷款标准。')
if income >= 50000:
print('你有资格申请高额贷款。')
else:
print('你有资格申请标准贷款。')
else:
print('抱歉，你的收入不满足贷款条件。')
else:
print('抱歉，你还未成年，不能申请贷款。')
if age >= 16:
print('但你可以开始考虑未来的理财计划。')你是成年人。
你的收入达到了贷款标准。
你有资格申请高额贷款。
注记注意：if-else编程建议
- 当有多个条件时，注意各条件的排列顺序；
- 对于比较复杂的选择程序，建议验证各种可能的情况，否则程序中可能存在意想不到的错误。
- 理解
if-else语句中的缩进水平揭示嵌套关系：
- 缩进水平相同的
if和elif相对应的条件是互斥的。 - 缩进水平相同的
if，elif和else（或者if和else）各自对应的条件，构成对样本空间的划分/分割（partition），即这些条件互斥，且包含了所有可能发生的情况，无遗漏。可以画一个树图，将其范围内的语句块显示为从同一个节点衍生的分支（ 图 12.2 ）。 - 设有两个
if-else语句的缩进水平不同，b比a缩进得更多。缩进水平更多的b，嵌套于缩进水平更少的a，在流程图中表现为b在a衍生出的分支中出现。
if a:
语句块1
if b:
语句块2
else:
语句块3
else:
语句块4
12.4 更多例子
- 输入两个整数，将其按从大到小的顺序输出。
a = int(input("请输入第1个整数"))
b = int(input("请输入第2个整数"))
print(str.format("输入值:{0},{1}", a, b))
if(a<b):
a, b = b, a
print(str.format("降序值：{0},{1}", a, b))
注记练习：整数排序II
- 输入3个整数，降序输出它们的值。
- 输入3个整数，升序输出它们的值。
- 输入一个实数，输出符号函数值：如果输入正数，输出1；如果输入负数，输出-1；如果输入0，输出0。
number = 10
if number > 0:
sign = 1
elif number < 0:
sign = -1
else:
sign = 0
print(sign)1
注记练习
输入一个点的x,y坐标，输出其在坐标系中的位置：
- 第一象限：x, y > 0
- 第二象限：x < 0, y > 0
- 第三象限：x, y <0
- 第四象限：x > 0, y < 0
- 其他情况，包括原点(0,0)，y轴上（除去原点），x轴上（除去原点）。
- 求解一元二次方程II。输入三个数 a,b,c，求解方程 ax^2 + bx + c = 0。分情况讨论结果：
- a = 0 ，解一元方程
- a\neq 0 ，解一元二次方程：
- \Delta = b^2-4ac>0 ，有两个不等实根
- \Delta = 0 时，有两个相等实根
- \Delta <0 时，输出“无实根”，或输出2个共轭复根
import math
# 输入三个系数
a = float(input('请输入系数 a: '))
b = float(input('请输入系数 b: '))
c = float(input('请输入系数 c: '))
if a == 0:
# 一元一次方程
print('不是二次方程。')
if b == 0:
if c == 0:
print('有无穷多解。')
else:
print('无解。')
else:
x = -c / b
print(f'解为x = {x}')
else:
# 一元二次方程
delta = b**2 - 4*a*c
if delta > 0:
x1 = (-b + math.sqrt(delta)) / (2*a)
x2 = (-b - math.sqrt(delta)) / (2*a)
print(f'有两个不等实根：x1 = {x1}, x2 = {x2}')
else:
if delta == 0:
x = -b / (2*a)
print(f'有两个相等实根x1 = x2 = {x}')
else:
# delta < 0
print('无实根')12.5 if-else运算符
表 12.2 中有if-else运算符。 此运算符与前述的区别在于，程序会利用含有if-else运算符的if-else表达式的值。 而if-else语句中，冒号后面要通常是有副作用的完整的语句，而不仅仅是一个返回值的表达式。
# if-else 运算符语法
x if e else y
e为真时表达式的值 if e else e为假时表达式的值# if-else运算符的正确用法
x = '应该输出这个' if 1+1 ==2 else '不该输出这个'
print(x)应该输出这个# if-else运算符的错误用法
x = print('应该输出这个') if 1+1 ==2 else print('不该输出这个')
print(x) # x值是None应该输出这个
Noneif-else运算符的结合性是从右至左，而相关优先级下只有这一个运算符，说明此结合性只有在x if e1 else y if e2 else z这样的语句中发挥作用：
- 先计算
y if e2 else z的值（假设值为result） - 然后再计算
y if e2 else result
12.6 练习
- BMI指数计算II。
BMI指数可衡量人的健康情况，计算公式为 BMI=体重(kg)/身高^2(m^2)。计算自己的BMI指数，并根据 图 12.3 ，输出在中国参考标准下对应的BMI分类。
BMI指标不适合下列人群：
- 未满18岁；
- 运动员；
- 正在做重量训练；
- 怀孕或哺乳中；
- 做过手术，身上有其他材料的患者；
- 身体虚弱或久坐不动的老人。
编程，让用户答一道客观题，根据用户输入，输出提示语。 如题目为1+1，如果玩家的输入等于2，返回“回答正确，你真棒！”，否则返回“答错了，再想想。”
狗的年龄换算：狗生的头两年，每1岁相当于人类的10.5岁；之后狗生的每一年，相当于人类的4年。编写程序，输入狗的年龄，输出其相当于人类的年龄。
输入三个浮点数，判断其是否能够成三角形的三边（任意两边之和大于第三边），输出判断结果。
视觉小说I。（这个系列为基于Python的视觉小说开发引擎Ren’Py的学习者准备）
视觉小说的历史可追溯到20世纪末的文字冒险程序，如《巨洞冒险》：游戏场景通过文字表现，玩家通过输入简单的字符串与程序互动。
根据你的兴趣，选作下列题目：
- 恋爱模拟：游戏中“你”的男朋友/女朋友会问“你”几个问题，根据作答结果，你将迎来“好结局”或“坏结局”。
- 抓怪兽模拟：设定怪兽的生命值，“你”有3次行动机会，每次行动可以选择攻击或抓捕。当怪兽的生命值低于一定阈值时，抓捕成功，否则抓捕失败。为了增加可玩性，攻击造成的伤害可以是一定范围内的随机数（可用random模块实现）；在更复杂情形下，抓捕成功概率是一个与生命值残值有关的函数（实现可能需要numpy等第三方库）。
- 其他适合用文字呈现的游戏。
最好将代码保存为Python脚本，通过运行脚本的方式启动游戏。 以免源代码直接暴露给玩家，失去趣味性。