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Python少儿编程
第三章 神奇的分支和循环
目录
1.1
前进的向导
1.2
选择不同的道路
1.3
摆脱重复的任务
PART 01
前进的向导
什么是流程图
1.1
流程图是对某一个问题的定义、分析或解法的图形表示，图中用各种符号来表示操作、数据、流向及装置等。
程序流程图则表示程序的运行顺序，是一种常用的表示算法的图形化工具。换言之，程序流程图就是通过画图的方式表达程序运行的所有路径，通过使用箭头和框图把程序运行的方向与步骤展示出来。
程序流程图的基本符号
1.2
图3-1 程序流程图中常用的符号
程序流程图的基本符号
1.2
（1）端点符表示算法的起始或结束。
（2）判断符用于对给定的条件进行判断，根据判断的结果来选择流程方向。它只有一个入口，可以有若干个出口，但有且仅有一个出口被激活。
（3）处理符表示算法中的具体处理步骤。
（4）流线符表示数据流，箭头指示流向。
（5）连接符用于连接因页面写不下而断开的流程线，对应的连接符应有同一标记。
（6）注解符用来标识注解内容，它不是程序流程图的必要部分，不反应流程和操作，只是为了对流程图中某些符号的操作进行必要的补充说明，以帮助读者更好的理解。
（7）数据符表示未指定媒体的数据，可用于输入和输出，比较通用。程序流程图还包括一些特殊的数据符，常用的有文件符、显示符和人工输入符。
程序流程图的基本符号
1.2
在程序设计中，包含了3种基本结构，即顺序结构、分支结构和循环结构，其流程图如图3-2所示。
图3-2 3种基本结构的流程图
扫地机器人的工作流程图
1.3
扫地机器人工作时传感器会检测前方、左边和右边是否有障碍物，并将检测结果传给扫地机器人进行判断。扫地机器人根据判断结果规划路径，具体如下。
（1）判断前方是否有障碍物，如果没有，
则机器人前行；如果有，则进行下一步判断。
（2）判断左边是否有障碍物，如果没有，
则机器人左转；如果有，则进行下一步判断。
（3）判断右边是否有障碍物，如果没有，
则机器人右转；如果有，则后退。
（4）循环执行（1）～（3），直到机器人停止工作。
扫地机器人的工作流程图
1.3
图3-3 扫地机器人的工作流程图
PART 02
选择不同的道路
简单的if语句
2.1
if语句允许程序通过判断条件是否成立而选择是否执行指定的语句。if语句的基本语法格式如下。
if 判断条件:
语句块
if语句的执行过程是：如果判断条件为True，执行语句块，否则直接执行if语句后的语句。例如：
weather = '晴' #创建变量weather代表天气，赋值为“晴”
if weather == '晴': #如果天气为晴
print('去公园玩') #输出“去公园玩”
if-else语句
2.2
if语句只允许在条件为True时执行指定的语句，而if-else语句还可在条件为False时执行指定的语句，其基本语法格式如下。
if 判断条件:
语句块1
else:
语句块2
上述语句的执行过程是：当判断条件为True时，执行语句块1，否则执行语句块2。
if-else语句
2.2
【例3-1】 根据输入的天气选择是否出门游玩。
【参考代码】
weather = input('请输入天气情况：') #输入变量weather的值
if weather == '晴' or weather == '多云': #如果天气为晴或多云
print('去公园玩') #输出“去公园玩”
else: #如果不是
print('在家玩') #输出“在家玩”
【问题分析】 本例题可使用if-else语句进行条件判断，如果输入天气为“晴”或“多云”，输出“去公园玩”，否则输出“在家玩”。
if-else语句
2.2
【运行结果】 程序运行结果如图3-4所示。
图3-4 例3-1程序运行结果
if-elif-else语句
2.3
编程时常常需要判定一系列的条件，一旦其中某一个条件为True就立刻停止。此时，可采用if-elif-else语句（elif是else if的简写），其基本语法格式如下。
if 判断条件1:
语句块1
elif 判断条件2:
语句块2
……
elif 判断条件n:
语句块n
else:
语句块n+1
if-elif-else语句
2.3
表3-1 温度和穿衣建议对照关系
【例3-2】 根据输入的温度temperature给出穿衣建议，温度和穿衣建议对照关系如表3-1所示。
if-elif-else语句
2.3
【参考代码】
#输入温度temperature的值并将其转化为浮点数
temperature = float(input('请输入温度（℃）：'))
if temperature >= 28.0: #如果温度大于等于28.0
print('穿衣建议：轻棉织物制作的短衣、短裙、短裤等') #输出穿衣建议
elif temperature >= 24.0: #如果温度大于等于24.0小于28.0
print('穿衣建议：棉麻面料的衬衫、薄长裙、薄T恤等') #输出穿衣建议
elif temperature >= 21.0: #如果温度大于等于21.0小于24.0
print('穿衣建议：单层棉麻面料的T恤衫、长裤、薄牛仔裤等') #输出穿衣建议
elif temperature >= 18.0: #如果温度大于等于18.0小于21.0
print('穿衣建议：薄外套、风衣、薄毛衣等') #输出穿衣建议
elif temperature >= 15.0: #如果温度大于等于15.0小于18.0
print('穿衣建议：风衣、外套、毛衣等') #输出穿衣建议
elif temperature >= 11.0: #如果温度大于等于11.0小于15.0
print('穿衣建议：毛衣、风衣、大衣等') #输出穿衣建议
elif temperature >= 6.0: #如果温度大于等于6.0小于11.0
print('穿衣建议：棉衣、冬大衣、薄羽绒服等') #输出穿衣建议
else: #以上条件都不满足
print('穿衣建议：羽绒服、厚棉衣、冬大衣等') #输出穿衣建议
if-elif-else语句
2.3
【运行结果】 程序运行结果如图3-5所示。
图3-5 例3-2程序运行结果
【程序说明】 每个else本身都隐含了一个条件，如第1个elif实质上表示条件24.0≤temperature＜28.0成立，此隐含条件与对应的if所给出的条件完全相反。在编程时要善于利用隐含条件，使程序代码清晰简洁。
嵌套的if语句
2.4
在if语句中又包含一个或多个if语句时，称为if语句的嵌套，其基本语法格式如下。
if 判断条件1:
if 判断条件2:
语句块1
else:
语句块2
else:
if 判断条件3:
语句块3
else:
语句块4
嵌套的if语句
2.4
【例3-3】 分配任务。在社会实践活动中有三项任务，分别是：种树、采茶、打扫街道。依据小组人数及男生、女生人数决定小组的任务，人数小于5的小组负责打扫街道，人数大于等于5且男生多于女生的小组负责种树，人数大于等于5且男生不多于女生的小组负责采茶。输入小组男生、女生人数，输出小组接受的任务。
【问题分析】 本例题可使用嵌套的if语句实现，程序流程图如图3-6所示。
嵌套的if语句
2.4
图3-6 分配任务流程图
嵌套的if语句
2.4
【参考代码】
boy = int(input('请输入男生人数：')) #输入男生人数并转化为整数
girl = int(input('请输入女生人数：')) #输入女生人数并转化为整数
total = boy + girl #计算总人数
if total < 5: #如果总人数小于5
print('打扫街道') #输出“打扫街道”
else: #如果总人数大于等于5
if boy > girl: #如果男生人数大于女生人数
print('种树') #输出“种树”
else: #如果男生人数小于等于女生人数
print('采茶') #输出“采茶”
嵌套的if语句
2.4
【运行结果】 程序运行结果如图3-7所示。
图3-7 例3-3程序运行结果
PART 03
摆脱重复的任务
while语句
3.1
while循环语句的基本语法格式如下。
while 判断条件:
语句块 #循环体
上述语句的执行过程是：当判断条件为True时，执行循环体；接着再次判断条件，如果为True，继续执行循环体；如此反复，直到判断条件为False时结束循环，执行while语句后的语句。
while语句
3.1
【例3-4】 输入一个整数n，求S=1+2+3+…+n的值。
【问题分析】 本例题可使用循环结构来实现。重复执行循环体n次，每次加一个数。继续分析发现，每次累加的数是有规律的，后一个数是前一个数加1。因此，只需在加完上一个数i后，使i加1就可得到下一个数。
【参考代码】
n = int(input('请输入一个整数：')) #输入n的值，并转化为整数
i = 1 #创建变量i，赋值为1
S = 0 #创建变量S，赋值为0
while i <= n: #循环，当i>n时结束
S += i #求和，将结果赋给S
i += 1 #变量i加1
print('S=1+2+3+…+n=', S) #输出S的值
while语句
3.1
【运行结果】 程序运行结果如图3-8所示。
图3-8 例3-4程序运行结果
在使用while语句时，需要注意以下两点。
（1）变量初始化描述要完整、准确。
（2）在循环体中应有使循环趋于结束的语句。
for语句
3.2
1．基本语法格式
for语句的基本语法格式如下。
for 变量in 序列:
语句块 #循环体
上述语句的执行过程是：如果序列中包含表达式，则先进行求值计算；然后，序列中的第一个元素赋给变量，执行循环体；接着序列中的第二个元素赋给变量，执行循环体；依此类推，直到序列中最后一个元素赋给变量，执行循1环体后for循环结束，执行for语句后的语句。
for语句
3.2
1．基本语法格式
例如，使用for循环输出字符串“python”中的每一个字符，可使用下面代码实现。
for x in 'python':
print(x)
上述代码运行结果如图3-9所示。
图3-9 for循环输出字符串“python”中的每一个字符
for语句
3.2
2． range()函数
for语句经常与range()函数一起使用，range()函数是Python的内置函数，可创建一个整数列表。range()函数的语法格式如下。
range([start,]stop[,step])
（1）start：计数从start开始，默认为0。例如，range(5)等价于range(0,5)。
（2）stop：计数到stop结束，但不包括stop。例如，range(0,5)是[0,1,2,3,4]。
（3）step：步长，默认为1。例如，range(0,5)等价于range(0,5,1)。
for语句
3.2
2． range()函数
【例3-5】 鸡兔同笼。大约在1500年前，《孙子算经》中记载：“今有雉兔同笼，上有三十五头，下有九十四足，问雉兔各几何？”编程计算鸡和兔的数量并输出。
【问题分析】 根据题意设鸡和兔的数量分别为cock和rabbit，如果笼中全部是鸡，鸡的最大数量为35，所以cock在0～35取值，且rabbit=35 cock。确定了鸡的范围后进行穷举并判断，由于鸡有两只脚，兔有4只脚，所以判断条件为鸡和兔的脚的总数量为94。
【参考代码】
for cock in range(0, 35 + 1): #循环范围为0～35，cock表示鸡的数量
rabbit = 35 - cock #计算兔的数量
if cock * 2 + rabbit * 4 == 94: #如果鸡和兔的脚的总数为94
print('鸡有', cock, '只') #输出鸡的数量
print('兔有', rabbit, '只') #输出兔的数量
for语句
3.2
2． range()函数
【运行结果】 程序运行结果如图3-10所示。
图3-10 例3-5程序运行结果
嵌套的循环语句
3.3
一个循环语句的循环体内包含另一个完整的循环结构，称为循环的嵌套。嵌套在循环体内的循环称为内循环，嵌套有内循环的循环称为外循环。内循环中还可以嵌套循环，这就是多重循环。
while语句和for语句可以互相嵌套，自由组合。外层循环体中可以包含一个或多个内层循环结构，但要注意的是，各循环必须完整包含，相互之间不允许有交叉现象。
嵌套的循环语句
3.3
【例3-6】 输出下面九九乘法表。
1*1=1
1*2=2 2*2=4
1*3=3 2*3=6 3*3=9
1*4=4 2*4=8 3*4=12 4*4=16
…… …… …… …… ……
1*9=9 2*9=18 3*9=27 4*9=36 …… 9*9=81
【问题分析】 该问题可使用for语句的循环嵌套来实现，外循环控制行，内循环控制列。
嵌套的循环语句
3.3
【参考代码】
for x in range(1, 10): #循环变量x从1到9
for y in range(1, x + 1): #循环变量y从1到x
print(y, '*', x, '=', x * y, '', end='') #输出乘法表达式
print('') #输出空字符串，换行
【运行结果】 程序运行结果如图3-11所示。
图3-11 例3-6程序运行结果
break和continue语句
3.4
【例3-7】 身份验证。循环判断用户输入的账号和密码是否正确，如果正确则退出。
1． break语句
【问题分析】 首先设定用户的正确账号和密码；然后使用while循环，在循环中，输入账号和密码，如果都正确则输出登录成功并跳出循环，否则输出账号或密码输入有误，继续循环。
break和continue语句
3.4
1． break语句
【参考代码】
name = 'python' #创建变量name表示正确账号
password = '12345678' #创建变量password表示正确密码
while True: #循环
name_input = input('请输入账号：') #输入账号
password_input = input('请输入密码：') #输入密码
if name != name_input : #如果账号不正确
print('输入的账号有误！') #输出账号有误
elif password != password_input: #如果密码不正确
print('输入的密码有误！') #输出密码有误
else: #如果账号和密码都正确
print('登录成功！') #输出登录成功
break #跳出循环
break和continue语句
3.4
1． break语句
【运行结果】 程序运行结果如图3-12所示。
图3-12 例3-7程序运行结果
break和continue语句
3.4
【例3-8】 学生休息询问。班级组织徒步，全程5公里，每1公里询问学生是否需要休息，如果需要则休息10分钟，否则继续徒步。
2． continue语句
【问题分析】 使用for循环语句，并使用range(1, 6)生成循环变量。在循环中输出已徒步的公里数，然后输入“y”或“n”回答是否需要休息，如果输入为“n”则使用continue语句结束本次循环，不输出后面的休息10分钟。结束循环后，输出到达终点。
【参考代码】
for i in range(1, 6): #循环变量i从1到5
print('已徒步', i, '公里') #输出已徒步的公里数
if i != 5:
answer = input('是否需要休息？（y/n）：') #输入回复
if answer == 'n': #如果回复为“n”
continue #结束本次循环
print('休息10分钟') #输出休息10分钟
print('到达终点') #输出到达终点
break和continue语句
3.4
【运行结果】 程序运行结果如图3-13所示。
2． continue语句
图3-13 例3-8程序运行结果
【程序说明】 若把程序中的continue语句换成break语句，则输入第一个“n”后将会终止程序。
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