Python基础——分支结构

Python基础------分支结构

- 前言
- [1. 顺序结构](#1. 顺序结构)
- - 示例代码
- [2. 分支结构](#2. 分支结构)
- - [2.1 单分支结构](#2.1 单分支结构)
  - [2.2 双分支结构](#2.2 双分支结构)
  - [2.3 多分支结构](#2.3 多分支结构)
  - [2.4 嵌套分支结构](#2.4 嵌套分支结构)
  - [2.5 条件表达式（也称为三元运算符）](#2.5 条件表达式（也称为三元运算符）)
  - [2.6 组合条件](#2.6 组合条件)
  - [2.7 `match`语句（Python 3.10及以上版本）](#2.7 match语句（Python 3.10及以上版本）)
- [3. 实际应用示例](#3. 实际应用示例)
- - [3.1 计算BMI指数](#3.1 计算BMI指数)
  - [3.2 判断用户年龄的合法性](#3.2 判断用户年龄的合法性)
  - [3.3 检查输入的用户名和密码](#3.3 检查输入的用户名和密码)
- [4. 总结](#4. 总结)

前言

在编写程序时，控制流结构至关重要，它决定了程序的执行路径。Python中的控制流结构主要包括顺序结构、分支结构和循环结构。本节将详细介绍顺序结构和分支结构，帮助你更好地理解如何控制程序的执行顺序。

1. 顺序结构

顺序结构是程序中最基本的控制流。它指的是程序按照代码的书写顺序，从上到下依次执行每一条语句，直到程序结束或遇到其他控制流结构。顺序结构通常用于简单的任务执行，如打印日志信息、计算数学表达式等。

示例代码

python 复制代码

print("程序开始")
name = input("请输入你的名字: ")
print(f"你好, {name}")
print("程序结束")

输出：

复制代码

程序开始
请输入你的名字: 小明
你好, 小明
程序结束

在这个例子中，程序按顺序执行：首先输出"程序开始"，然后读取用户输入的名字，接着输出问候语，最后输出"程序结束"。每一条语句都是按顺序执行的，没有跳过或重复。

2. 分支结构

分支结构使得程序可以根据条件来选择执行不同的路径。这种结构允许程序做出决策，是编写动态和智能程序的关键。

分支结构包括：

单分支结构：根据一个条件决定是否执行某个代码块。
双分支结构：根据一个条件决定执行两个代码块中的一个。
多分支结构：根据多个条件选择执行不同的代码块。
嵌套分支结构：在一个分支结构内部再包含另一个分支结构。
条件表达式：简洁的条件操作方式。
组合条件：使用逻辑运算符组合多个条件。
match语句：Python 3.10及以上版本的模式匹配。

2.1 单分支结构

单分支结构仅在条件为真时执行特定的代码块，否则不执行任何操作。

python 复制代码

temperature = 30

if temperature > 25:
    print("天气很热，记得多喝水！")

输出结果：

复制代码

天气很热，记得多喝水！

注意事项：

单分支结构适用于当条件不满足时无需执行其他操作的情况。
如果条件永远为假，代码块将永远不会执行。

2.2 双分支结构

双分支结构在条件为真时执行一个代码块，在条件为假时执行另一个代码块。

python 复制代码

user_input = input("请输入你的名字: ")

if user_input:
    print(f"你好, {user_input}!")
else:
    print("你好，陌生人！")

输出结果：

根据用户输入：

如果输入了名字："你好, [用户输入的名字]!"
如果未输入名字："你好，陌生人！"

注意事项：

else部分是可选的，但如果存在，则if条件为假时会执行else部分的代码。

2.3 多分支结构

多分支结构使用if、elif和else，可以处理多个条件。

python 复制代码

score = int(input("请输入你的分数: "))

if score >= 90:
    print("成绩优秀！")
elif score >= 75:
    print("成绩良好！")
elif score >= 60:
    print("成绩合格。")
else:
    print("成绩不合格，请继续努力。")

输出结果：

根据分数：

90分及以上："成绩优秀！"
75-89分："成绩良好！"
60-74分："成绩合格。"
60分以下："成绩不合格，请继续努力。"

注意事项：

elif是"else if"的缩写，可以有多个elif分支。
else部分是可选的，如果没有匹配的条件且没有else，则不执行任何操作。

2.4 嵌套分支结构

嵌套分支结构在一个分支结构内部包含另一个分支结构，用于处理更加复杂的条件判断。

python 复制代码

temperature = int(input("请输入当前温度: "))
humidity = int(input("请输入当前湿度: "))

if temperature > 30:
    if humidity > 70:
        print("天气闷热，请注意防暑降温！")
    else:
        print("天气炎热，请保持通风！")
else:
    if humidity > 70:
        print("天气潮湿，请注意防潮！")
    else:
        print("天气舒适，享受美好的一天！")

输出结果：

根据温度和湿度的组合，输出不同的建议：

高温高湿："天气闷热，请注意防暑降温！"
高温低湿："天气炎热，请保持通风！"
低温高湿："天气潮湿，请注意防潮！"
低温低湿："天气舒适，享受美好的一天！"

注意事项：

嵌套过深的分支结构会使代码变得复杂难读，建议保持层次清晰。
尽量避免嵌套层次过深，可以考虑重构代码或使用其他控制结构。

2.5 条件表达式（也称为三元运算符）

条件表达式提供了一种简洁的条件判断方式，非常适合在一行代码中进行简单的条件判断。

python 复制代码

age = int(input("请输入你的年龄: "))
status = "成年" if age >= 18 else "未成年"
print(f"你是{status}。")

输出结果：

如果年龄≥18："你是成年。"
如果年龄<18："你是未成年。"

注意事项：

使用条件表达式时，确保代码简洁清晰。
适合用在简单的条件判断和赋值场景。

2.6 组合条件

组合条件使用逻辑运算符（and、or、not）来检查多个条件。

python 复制代码

age = int(input("请输入你的年龄: "))
has_ticket = input("是否持有票证？(yes/no) ").lower() == "yes"

if age >= 18 and has_ticket:
    print("欢迎进入剧场！")
else:
    print("抱歉，你不能进入剧场。")

输出结果：

如果年龄≥18且有票："欢迎进入剧场！"
否则："抱歉，你不能进入剧场。"

注意事项：

使用and时，所有条件都必须为真。
使用or时，只要一个条件为真即可。

2.7 `match`语句（Python 3.10及以上版本）

Python 3.10引入了match语句，为条件判断提供了模式匹配的功能。match语句类似于其他语言中的switch语句，但功能更为强大和灵活。

match语句的基本结构如下：

python 复制代码

match value:
    case pattern1:
        # 执行代码块1
    case pattern2:
        # 执行代码块2
    case _:
        # 默认代码块

示例代码：

python 复制代码

command = input("请输入指令: ")

match command:
    case "start":
        print("系统启动中...")
    case "stop":
        print("系统停止中...")
    case "pause":
        print("系统暂停中...")
    case _:
        print("未知指令，请重试。")

输出结果：

输入"start"："系统启动中..."
输入"stop"："系统停止中..."
输入"pause"："系统暂停中..."
其他输入："未知指令，请重试。"

注意事项：

match语句在Python 3.10及以上版本中可用。
支持复杂的模式匹配，包括数据解构和守卫条件。
在使用时，确保所有可能的输入都被覆盖到，尤其是要有一个默认的处理分支。

3. 实际应用示例

3.1 计算BMI指数

BMI（Body Mass Index，身体质量指数）是用体重和身高计算的一个数值，用于判断一个人是否处于健康体重范围内。它是一个简单但有效的工具来评估体重状况。

BMI计算公式：

\\text{BMI} = \\frac{\\text{体重}（kg）}{\\text{身高}（m）\^2}

示例代码：

python 复制代码

weight = float(input("请输入你的体重（公斤）："))
height = float(input("请输入你的身高（米）：

"))

bmi = weight / (height ** 2)
print(f"你的BMI指数是：{bmi:.2f}")

if bmi < 18.5:
    print("体重过轻，请注意营养均衡！")
elif 18.5 <= bmi < 24.9:
    print("体重正常，请保持！")
elif 24.9 <= bmi < 29.9:
    print("体重超重，请适当运动！")
else:
    print("肥胖，请注意健康管理！")

输出结果：

根据输入的体重和身高，程序计算出BMI指数，并给出相应的健康建议：

BMI < 18.5："体重过轻，请注意营养均衡！"
18.5 <= BMI < 24.9："体重正常，请保持！"
24.9 <= BMI < 29.9："体重超重，请适当运动！"
BMI >= 30："肥胖，请注意健康管理！"

注意事项：

BMI是一个简单的指标，不能完全代表健康状况。对于一些特殊人群，如运动员和儿童，BMI的解读可能需要更复杂的评估。
体重和身高的输入值应为正数，否则可能导致程序异常。

3.2 判断用户年龄的合法性

python 复制代码

age = int(input("请输入你的年龄: "))

if age < 18:
    print("抱歉，你还未成年。")
elif age <= 65:
    print("欢迎参与我们的活动！")
else:
    print("祝您晚年幸福，活动对您开放。")

3.3 检查输入的用户名和密码

python 复制代码

username = input("请输入用户名: ")
password = input("请输入密码: ")

if username == "admin" and password == "admin":
    print("欢迎，管理员！")
elif username == "guest" and password == "guest":
    print("欢迎，游客！")
else:
    print("用户名或密码错误，请重试。")

4. 总结

在本节中，我们详细介绍了Python中的顺序结构和各种分支结构。顺序结构是程序执行的基础，而分支结构则为程序提供了决策能力，使其能够根据不同的条件采取不同的行动。特别是Python 3.10引入的match语句，为处理多种模式匹配提供了更简洁和强大的工具。

需要注意的地方：

在使用分支结构时，应确保条件逻辑清晰，避免条件重复或遗漏。
嵌套过深的分支结构会使代码难以维护，应尽量简化代码或重构。
match语句的使用使得处理复杂条件变得更为直观，但需确保所有可能情况都有适当处理。

通过理解和掌握这些分支结构，你将能够编写更为灵活和智能的Python程序。在接下来的学习中，我们将继续探索循环结构，这将帮助你更加高效地处理重复任务。希望大家保持学习的热情，如果有任何疑问或想法，欢迎在评论中交流！

参考资料：

《Python编程：从入门到实践》
《Python基础教程》

如果文章有错误的地方，欢迎指正！大家可以互相交流学习。如果你想获取更多的Python资源或者Python书籍，可以关注微信公众号:全端工程师

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前言

1. 顺序结构

示例代码

2. 分支结构

2.1 单分支结构

2.2 双分支结构

2.3 多分支结构

2.4 嵌套分支结构

2.5 条件表达式（也称为三元运算符）

2.6 组合条件

2.7 match语句（Python 3.10及以上版本）

3. 实际应用示例

3.1 计算BMI指数

3.2 判断用户年龄的合法性

3.3 检查输入的用户名和密码

4. 总结

2.7 `match`语句（Python 3.10及以上版本）