2.3 判断与循环

判断和循环是程序逻辑的重要组成部分。通过判断和循环，我们可以实现很多复杂的功能。

2.3.1 判断

判断语句（If-Statement）通常基于某种条件触发，当条件满足时，执行一些特定的操作。

1. if语句

Python使用关键字if语句实现判断，最简单的用法为：

它包含这样几个部分：

● if关键字，表示这是一条判断语句；

● <condition>表示判断的条件，当这个条件被满足（即条件为真）时，执行<statements>中的代码，条件不满足，<statements>中的代码不会被执行；

● 冒号表示判断代码块的开始；

● <statements>表示条件满足时，执行的代码块。

例如，对于下面的代码：

x满足大于0的条件，所以程序会打印出相关文字。条件不满足时，程序不会执行if代码块中的部分：

当判断语句执行的代码块结束时，之后的代码需要回到判断语句开始时的缩进状态才能继续执行：

x<0的情况：

在这两个例子中，最后一句并不是if语句中的内容，所以不管条件满不满足，它都会被执行。

2. elif和else语句

一个完整的if结构通常如下所示：

关键字elif是else if的缩写。其执行过程为：

● 条件<condition 1>满足，执行if后的代码块，跳过elif和else的部分；

● 条件<condition 1>不满足，跳过if后的代码块，转到第一个elif语句看条件<condition 2>，<condition 2>满足时执行它对应的代码块，否则转到下一个elif；

● 如果if和elif的条件都不满足，执行else对应的代码块。例如：

对于一个if语句，elif的个数没有限制，可以没有，可以有1个，也可以有多个。

例如，不使用elif：

使用多个elif：

else语句最多只有一个，也可以没有，如果出现，要放在所有的if和elif语句后面。

3. 判断条件

我们可以在判断语句中可以使用布尔型变量作为判断条件。事实上，Python对于判断条件没有任何限制，除了布尔型，判断条件可以是数字、字符串，也可以是列表、元组字典等结构。

在Python中，大部分的值都会被当作真，除了以下几种情况：

● False，包括所有计算结果为False的表达式；

● None，包括所有计算结果为None的表达式；

● 整数0值，包括所有计算结果为0的表达式；

● 空字符串，空列表，空字典，空集合，空元组。

浮点数0.0值也会被当作False：

但是不推荐使用浮点数作为判断条件，因为浮点数存在精度的问题：

虽然计算的结果是0.0，但是if条件却执行了。

复杂的判断条件可以使用关键字and、or和not进行组合得到，它们分别对应且、或、非的操作：

组合的对象可以不是布尔型：

对于关键字and：

● 如果两个值都为真，返回第二个值；

● 如果至少有一个值为假，返回第一个为假的值。

and的返回值是传入的表达式值，而不是True或者False，如：

In [25]: [] and 2333

Out[25]: []

与and相反，对于关键字or来说：

● 如果两个值都为假，返回第二个值；

● 如果至少有一个值为真，返回第一个为真的值。

如：

In [26]: [] or 0

Out[26]: 0

4. 判断的简单实例

我们用判断语句来判断一个年份是不是闰年。

闰年（Leap Year）的定义是这样的：普通年能被4整除且不能被100整除的为闰年，如2016是闰年，2017不是闰年；逢百的世纪年能被400整除的为闰年，如1900年不是闰年，2000年是闰年。

按照上面的逻辑，若年份变量为year，则第一个判断逻辑为：

year % 4 == 0 and year % 100 != 0

第二个判断逻辑为：

year % 400 == 0

为此，我们的程序可以写成：

或者使用关键字or将两个条件合并：

关键字and、or、not是有运算先后关系的：先算not，再算and，最后算or。为了避免混淆，我们将第一个and的内容用括号放在了一起（即使这样是多余的），方便看清程序的逻辑。

除了正常的判断语句，关键词if还可以写到一行中：

if构成了这样的一个表达式：

<value1> if <condition> else <value2>

当条件<condition>满足时，表达式值为<value1>，否则为<value2>。

2.3.2 循环

循环（Loop）的作用是将一段代码重复执行多次。

在Python中，循环结构主要有以下两种结构：while循环和for循环。

1. while循环

while循环的基本形式为：

Python执行<statesments>代码块，直到条件<condition>不满足为止。

例如，我们用while循环来计算数字1到99999的和：

循环在i等于100000停止。

再如，我们可以用列表作为循环的判断条件，在循环中每次抛出列表中的一个元素，直到列表为空，因为空的列表会被当作False：

2. for循环

for循环是Python中另一种实现循环的形式，其结构为：

for循环与while循环不同的地方在于，for循环是遍历一个序列<sequence>，每次将遍历得到的值放入变量<variable>中，而while循环则是执行到条件不满足为止。可以被for循环的序列包括有序序列和无序序列。

例如，列表是一种有序序列，所以上面的例子用for循环可改写成：

for循环每次从列表country中取出一个元素，赋给变量c，然后在循环中处理c。for循环在列表中所有的元素都被遍历完时结束。

我们用for循环实现数字1到99999的和的计算：

range()函数可以用来生成一个连续的整数列表，其基本用法如下：

● range(stop)：生成从0开始到stop-1的整数组成的列表；

● range(start, stop)：生成从start开始到stop-1的整数组成的列表；

● range(start, stop, step)：生成从start开始到stop-1，间隔为step的整数组成的列表。

几个range()函数的例子：

3. 不同类型序列的for循环遍历

除了列表，其他的序列也支持使用for循环进行遍历。

有序序列，包括字符串、列表、元组等的遍历方式，都是按顺序从第一个元素开始进行遍历，如元组：

无序序列，如集合、字典等，按照某种设定的内部顺序进行for循环遍历，这种顺序不一定是有序的，如集合：

字典的for循环会按照键的某种顺序进行遍历：

如果想要同时得到字典的键对应的值，可以使用以下两种方式。

第一种是用索引：

第二种是使用.items()方法进行遍历：

事实上，.items()方法返回的值为：

In [23]: values.items()

Out[23]: [(1, 'one'), (2, 'two'), (3, 'three')]

for循环使用多变量赋值机制将键值对分别赋值给了k和v。

4. continue和break

continue和break都是循环中用来执行特定功能的关键字。这两个关键字通常与判断语句一起使用，用来处理循环中的一些特殊情况。在执行某次循环时，如果遇到continue，程序停止执行这次循环，直接开始下一次循环。

例如，在遍历列表时，我们使用continue来忽略所有的奇数值：

在循环的过程，如果i为奇数（即除2的余数不为0），continue后面的print语句会被跳过，直接循环下一个i；如果i为偶数，continue语句不会被执行，因此会打印出相应的结果。

在执行某次循环时，如果遇到break，不管循环条件是否满足，也不管序列是否已经被遍历完毕，程序都会从这个地方停止，并跳出循环。

例如，在遍历列表时，当列表中有大于10的值时，停止循环：

在循环的过程中，如果i大于10，break语句被执行。

除了for循环，continue和break语句也可以在while循环使用。循环和判断都可以多层嵌套，即判断中可以有新的判断或循环，循环中可以有新的循环，对于continue和break语句来说，它们只对当前的循环有效，对更外层的循环不起作用。

5. 循环中的else语句

while循环和for循环的后面可以跟else语句，这种else语句要和关键字break一起连用。循环后的else语句在break没被触发时执行。

例如，我们在上面的例子中加入else语句：

当break没有被执行时，else语句被执行：

6. 列表推导式

假设我们要得到一组数的平方，一个简单的想法是使用循环实现：

Python提供了列表推导式（List Comprehension）的机制，使用更简单的方式来创建这个列表：

In [34]: [x ** 2 for x in values]

Out[34]: [100, 441, 16, 49, 144]

列表推导式的基本形式是使用一个for循环，对序列的元素依次进行操作得到另一个序列。在上面的例子中，这个操作是对values中的每个值进行平方。列表推导式的最后还可以加入判断语句，实现对序列中的元素进行筛选。

例如，只保留列表中不大于10的数的平方：

In [35]: [x ** 2 for x in values if x <= 10]

Out[35]: [100, 16, 49]

字典也可以用推导式生成，只不过要写成“k: v”键值对的形式：

In [36]: {x: x**2 for x in values if x <= 10}

Out[36]: {10: 100, 4: 16, 7: 49}

7. enumerate()和zip()函数

在Python中，enumerate()函数和zip()函数常与for循环一起使用。

for循环会直接遍历容器类型中的元素：

有时候，我们希望在得到这些元素的同时，也得到相应的位置信息。

Python提供了enumerate()的函数来实现这样的功能，其用法为：

enumerate()函数在for循环的每一轮会将一个(index, value)组成的元组分别传给i和n。如果只需要位置信息，我们可以利用range()函数和len()函数相结合：

在for循环中另一个常用的函数是zip()函数，用法为：

zip(seq1 [, seq2 [...]]) -> [(seq1[0], seq2[0] ...), (...)]

它接受多个序列，返回一个元组列表。该列表的第i个元素是一个元组，由所有序列的第i个元素组成：

我们可以这样用for循环迭代zip()函数返回的结果：

对于zip()函数来说：

● 接受的序列可以是列表，也可以是其他类型的序列；

● 可以接受两个或以上的序列；

● 当序列的长度不同时，zip()函数返回的长度与序列中最短的一个相同。

例如，接受第三个序列，字典z：

如果参数是字典，zip()函数会保留它的键：