Python流程控制

• 本章學習知識點

  • 條件判斷：if-elif-else、三元表達式（result = a if cond else b）

  • 循環：for 循環（遍歷 range / 容器）、while 循環、循環控制（break/continue）

  • 輸入輸出：input ()（注意類型轉換）、print ()（格式化輸出：f-string/format）

一、輸入輸出

輸入輸出是程序與用户交互的橋樑，input() 用於獲取用户輸入，print() 用於展示結果。

1.1、input ()

1. 語法：變量 = input("提示信息：")

   • 核心特性：
     1. 無論用户輸入什麼，input() 都返回 字符串類型（需手動轉換為其他類型）
     2. 執行 input() 時，程序會暫停，等待用户輸入並按回車後繼續
     3. 提示信息可選（如 input() 直接等待輸入，無提示）

2. 基礎用法（字符串輸入）

   # 示例：獲取字符串輸入
   name = input("請輸入你的姓名：")
   print(f"你好，{name}！")  # 直接使用字符串輸入
   print(f"name 的類型：{type(name)}")  # 輸出 <class 'str'>
   

3. 類型轉換（關鍵！處理數字輸入）

   # 用户輸入數字（如年齡、成績）時，需用 int()/float() 轉換為數值類型，否則無法進行算術運算。
   
   # 示例1：轉換為整數（int()）
   age_input = input("請輸入你的年齡：")
   age = int(age_input)  # 轉換為整數
   print(f"明年你將是 {age + 1} 歲")  # 可正常進行算術運算
   
   # 示例2：轉換為浮點數（float()）
   height_input = input("請輸入你的身高（米）：")
   height = float(height_input)
   print(f"你的身高是 {height} 米，即 {height * 100} 釐米")
   
   # 示例3：異常處理（避免輸入非數字報錯）
   try:
       score = int(input("請輸入你的成績："))
       print(f"你的成績是 {score} 分")
   except ValueError:
       print("輸入錯誤！請輸入整數成績")
   

1.2、print ()

print() 用於輸出內容，支持多種格式化方式，核心是讓輸出結果更易讀。

1. 語法：print(內容1, 內容2, ..., sep=' ', end='\n')

   • sep：多個內容之間的分隔符（默認空格）

   • end：輸出結束後的字符（默認換行 \n，可改為空字符串 '' 不換行）

     # 示例1：輸出多個內容
     print("Python", "流程控制", "手冊")  # 分隔符默認空格，輸出：Python 流程控制 手冊
     print("Python", "流程控制", "手冊", sep="|")  # 分隔符改為 |，輸出：Python|流程控制|手冊
     
     # 示例2：控制換行
     print("第一行", end="")  # 結束不換行
     print("第二行")  # 輸出：第一行第二行
     
     # 示例3：輸出變量
     name = "小紅"
     age = 18
     print("姓名：", name, "年齡：", age)  # 輸出：姓名： 小紅 年齡： 18
     

2. 格式化輸出（重點！三種常用方式）

   1. 方式 1：f-string（Python3.6+ 推薦，簡潔高效）

      • 語法：print(f"字符串內容 {變量/表達式} 字符串內容")

      • 特點：

        • 用 f 開頭，變量 / 表達式放在 {} 中
        • 支持直接在 {} 中寫表達式（如運算、函數調用）
        • 可讀性最強，書寫最簡潔

      • 示例

        # 示例1：基礎變量格式化
        name = "小明"
        age = 20
        print(f"姓名：{name}，年齡：{age}")  # 輸出：姓名：小明，年齡：20
        
        # 示例2：表達式格式化
        score = 85
        print(f"成績：{score} 分，等級：{'優秀' if score >= 90 else '良好' if score >= 80 else '及格'}")
        print(f"成績的 2 倍：{score * 2}")  # 支持運算表達式
        
        # 示例3：數字格式化（保留小數、百分比等）
        pi = 3.1415926
        print(f"圓周率（保留 2 位小數）：{pi:.2f}")  # 輸出 3.14
        print(f"圓周率（保留 4 位小數）：{pi:.4f}")  # 輸出 3.1416
        print(f"百分比格式：{0.75:.2%}")  # 輸出 75.00%
        print(f"整數補零（3 位）：{5:03d}")  # 輸出 005
        

   2. 方式 2：format () 方法（兼容性強，支持 Python2/3）

      • 語法：print("字符串內容 {} 字符串內容".format(變量1, 變量2, ...))

      • 特點：用 {} 作為佔位符，通過 format() 傳入變量，支持位置參數、關鍵字參數

      • 示例

        # 示例1：位置參數
        name = "小李"
        age = 22
        print("姓名：{}，年齡：{}".format(name, age))  # 按順序匹配
        print("年齡：{1}，姓名：{0}".format(name, age))  # 按索引匹配（0 對應 name，1 對應 age）
        
        # 示例2：關鍵字參數
        print("姓名：{n}，年齡：{a}".format(n="小張", a=25))  # 按關鍵字匹配
        
        # 示例3：數字格式化（與 f-string 類似）
        pi = 3.1415926
        print("圓周率（保留 2 位小數）：{:.2f}".format(pi))  # 輸出 3.14
        print("整數補零（3 位）：{:03d}".format(8))  # 輸出 008
        

   3. 方式 3：% 格式化（老式方法，瞭解即可）

      • 語法：print("字符串內容 %s 字符串內容" % 變量)

      • 佔位符：%s（字符串）、%d（整數）、%f（浮點數）

      • 特點：兼容性最強，但可讀性差，不推薦優先使用

      • 示例

        name = "小王"
        age = 19
        pi = 3.14159
        print("姓名：%s，年齡：%d" % (name, age))  # 輸出：姓名：小王，年齡：19
        print("圓周率：%.2f" % pi)  # 輸出：圓周率：3.14
        

二、條件判斷

if 語句（單條件判斷）、if-elif-else、嵌套條件判斷、三元表達式

1. 基礎語法：if 語句（單條件判斷）

   • 説明：條件表達式可以是布爾值、比較運算、邏輯運算等，結果必須是 True 或 False

     if 條件表達式:  # 條件表達式結果為 True 時執行
         代碼塊  # 縮進 4 空格
     

   • 示例

     # 示例1：布爾值條件
     is_rainy = True
     if is_rainy:
         print("帶雨傘出門")  # 條件為 True，執行該代碼塊
     
     # 示例2：比較運算條件
     age = 18
     if age >= 18:
         print("已成年，可獨立辦理業務")  # 18 >= 18 為 True，執行
     
     # 示例3：邏輯運算條件
     score = 85
     if score >= 80 and score <= 100:
         print("成績優秀")  # 85 在 80-100 之間，執行
     

2. 多條件判斷：if-elif-else

   • 特點：互斥性，只要有一個條件滿足，後續條件不再判斷（效率優化）

     if 條件1:
         代碼塊1  # 條件1 為 True 時執行
     elif 條件2:
         代碼塊2  # 條件1 為 False，條件2 為 True 時執行
     elif 條件3:
         代碼塊3  # 前兩個條件都為 False，條件3 為 True 時執行
     else:
         代碼塊4  # 所有條件都為 False 時執行
     

   • 示例

     # 實戰：成績分級
     score = 75
     if score >= 90:
         print("優秀")
     elif score >= 80:
         print("良好")
     elif score >= 60:
         print("及格")
     else:
         print("不及格")  # 75 >=60 為 True，輸出“及格”
     
     # 實戰：用户權限判斷
     user_role = "editor"  # 角色：admin/editor/visitor
     if user_role == "admin":
         print("擁有所有權限：增刪改查")
     elif user_role == "editor":
         print("擁有編輯權限：增改查")
     else:
         print("擁有隻讀權限：查詢")  # 輸出“擁有編輯權限：增改查”
     

3. 嵌套條件判斷（條件內套條件）

   • 語法：在 if/elif/else 的代碼塊中，再嵌套一層或多層 if 語句

   • 適用場景：需要先滿足外層條件，再判斷內層條件

     # 實戰：登錄驗證（嵌套條件）
     username = "admin"
     password = "123456"
     is_verified = True  # 是否已實名認證
     
     if username == "admin" and password == "123456":
         print("賬號密碼驗證通過")
         if is_verified:
             print("已實名認證，登錄成功")  # 外層條件滿足，內層條件也滿足
         else:
             print("未實名認證，請完成認證後登錄")
     else:
         print("賬號或密碼錯誤")
     

4. 三元表達式（簡潔版 if-else）

   • 語法：結果1 if 條件 else 結果2

     • 條件為 True 時，返回 結果1
     • 條件為 False 時，返回 結果2

   • 適用場景：簡單的二選一邏輯（替代簡短的 if-else，代碼更簡潔）

     # 示例1：基礎用法
     age = 20
     result = "成年" if age >= 18 else "未成年"
     print(result)  # 輸出“成年”
     
     # 示例2：結合運算
     a = 10
     b = 20
     max_num = a if a > b else b
     print(max_num)  # 輸出 20（a < b，返回 b）
     
     # 示例3：嵌套三元表達式（不推薦多層，可讀性差）
     score = 70
     result = "優秀" if score >= 90 else "良好" if score >= 80 else "及格" if score >= 60 else "不及格"
     print(result)  # 輸出“及格”
     
     # 對比：三元表達式 vs if-else（簡潔性體現）
     # if-else 寫法（3行）
     if score >= 60:
         res = "通過"
     else:
         res = "未通過"
     
     # 三元表達式寫法（1行）
     res = "通過" if score >= 60 else "未通過"
     

5. 條件判斷易錯點

   1. 忘記縮進：if 後面的代碼塊必須縮進 4 空格，否則報錯
   2. 條件表達式遺漏 :：if 條件: 末尾的冒號不能少（語法要求）
   3. 多條件用 if 而非 elif：導致重複判斷（如成績分級用多個 if 會重複輸出）
   4. 三元表達式嵌套過多：超過 2 層建議用 if-elif-else，保證可讀性

三、循環語句

Python 提供兩種循環：for 循環（適合已知循環次數）和 while 循環（適合未知循環次數）。

3.1、for循環

説明：遍歷循環：已知次數 / 可迭代對象， 三種： 遍歷 range， 遍歷容器，枚舉遍歷

1. 語法

   for 變量 in 可迭代對象:
       代碼塊  # 縮進 4 空格
   

   • 可迭代對象：能逐一取出元素的對象，如 range、列表、字符串、字典、集合等
   • 核心：遍歷可迭代對象的每個元素，執行一次代碼塊

2. 遍歷 range（生成整數序列，適合固定次數循環）

   • 語法：

     • range(n)：生成 0 ~ n-1 的整數（如 range(5) → 0,1,2,3,4）
     • range(start, end)：生成 start ~ end-1 的整數（左閉右開，如 range(1,5) → 1,2,3,4）
     • range(start, end, step)：步長為 step（每次遞增 / 遞減 step，如 range(1,10,2) → 1,3,5,7,9）

   • 示例

     # 示例1：循環 5 次（range(5)）
     for i in range(5):
         print(f"第 {i+1} 次循環")  # i 從 0 到 4，輸出 1-5 次
     
     # 示例2：循環 1-10（range(1,11)）
     sum_1_10 = 0
     for num in range(1, 11):
         sum_1_10 += num  # 累加 1-10 的和
     print("1-10 的和：", sum_1_10)  # 輸出 55
     
     # 示例3：步長為 3（range(3, 15, 3)）
     for num in range(3, 15, 3):
         print(num, end=" ")  # 輸出 3 6 9 12
     

3. 遍歷容器（列表、字符串、字典等）

   • 示例

     # 示例1：遍歷列表
     fruits = ["蘋果", "香蕉", "橙子"]
     for fruit in fruits:
         print(f"我喜歡吃 {fruit}")  # 依次輸出每個水果
         
     # 示例2：遍歷字符串（逐個字符）
     s = "Python"
     for char in s:
         print(f"字符：{char}")  # 輸出 P y t h o n
     
     # 示例3：遍歷字典（三種方式）
     person = {"name": "小明", "age": 20, "gender": "男"}
     # 方式1：遍歷鍵（默認）
     for key in person:
         print(f"鍵：{key}，值：{person[key]}")
     # 方式2：遍歷鍵值對（推薦）
     for key, value in person.items():
         print(f"鍵：{key}，值：{value}")
     # 方式3：遍歷值
     for value in person.values():
         print(f"值：{value}")
     
     # 示例4：遍歷集合（無序，去重）
     nums = {1, 2, 2, 3}
     for num in nums:
         print(num, end=" ")  # 輸出 1 2 3（無序）
     

4. 枚舉遍歷（enumerate：獲取索引 + 元素）

   • 語法：for 索引, 元素 in enumerate(可迭代對象, start=0):

   • 作用：遍歷的同時獲取元素的索引（默認從 0 開始，start 可指定起始值）

   • 示例

     # 示例：枚舉列表（索引從 1 開始）
     courses = ["語文", "數學", "英語"]
     for idx, course in enumerate(courses, start=1):
         print(f"第 {idx} 門課：{course}")
     # 輸出：
     # 第 1 門課：語文
     # 第 2 門課：數學
     # 第 3 門課：英語
     
     # 示例：枚舉字符串（索引從 0 開始）
     s = "Hello"
     for idx, char in enumerate(s):
         print(f"索引 {idx}：{char}")
     

3.2、while循環

説明：條件循環：未知次數，滿足條件就循環， 兩種： break 和 continue

1. 語法：

   while 條件表達式:
       代碼塊  # 縮進 4 空格
       （必須有修改條件的代碼，否則無限循環）
   

   • 核心：條件表達式為 True 時，重複執行代碼塊；為 False 時，退出循環

   • 關鍵：代碼塊中必須包含修改條件的語句（如 num +=1），否則會無限循環

   • 示例

     # 示例1：基礎用法（循環 5 次）
     count = 0
     while count < 5:
         print(f"循環次數：{count+1}")
         count += 1  # 修改條件（count 遞增，最終不滿足 count <5）
     
     # 示例2：計算 1-100 的和
     sum_1_100 = 0
     num = 1
     while num <= 100:
         sum_1_100 += num
         num += 1  # 每次加 1，直到 num=101 退出
     print("1-100 的和：", sum_1_100)  # 輸出 5050
     
     # 示例3：無限循環（需手動控制退出）
     while True:
         user_input = input("請輸入內容（輸入 'q' 退出）：")
         if user_input == "q":
             print("退出循環")
             break  # 退出循環
         print(f"你輸入的是：{user_input}")
     

2. 循環控制：break 和 continue（控制循環執行）

   1. 説明：break 和 continue 用於改變循環的默認執行流程，僅作用於當前所在的循環層。

   2. break：強制退出整個循環

      • 作用：一旦執行 break，立即退出當前循環（後續代碼不再執行，循環終止）

      • 適用場景：找到目標後提前退出循環（優化效率）

        # 示例1：for 循環中用 break
        fruits = ["蘋果", "香蕉", "橙子", "葡萄"]
        target = "橙子"
        for fruit in fruits:
            if fruit == target:
                print(f"找到目標水果：{target}")
                break  # 找到後立即退出循環，不再遍歷後續元素
            print(f"當前遍歷：{fruit}")
        # 輸出：
        # 當前遍歷：蘋果
        # 當前遍歷：香蕉
        # 找到目標水果：橙子
        
        # 示例2：while 循環中用 break
        num = 1
        while num <= 10:
            if num == 5:
                print(f"找到數字 5，退出循環")
                break
            print(f"當前數字：{num}")
            num += 1
        # 輸出到 num=5 後退出
        

   3. continue：跳過當前次循環，繼續下一次

      • 作用：執行 continue 後，跳過當前循環的剩餘代碼，直接進入下一次循環

      • 適用場景：需要跳過某些特定條件的循環

        # 示例1：for 循環中用 continue（跳過偶數）
        for num in range(1, 10):
            if num % 2 == 0:
                continue  # 跳過偶數，不執行後續 print
            print(f"奇數：{num}")  # 只輸出奇數 1,3,5,7,9
        
        # 示例2：while 循環中用 continue（跳過能被 3 整除的數）
        num = 0
        while num < 10:
            num += 1  # 先遞增（避免死循環）
            if num % 3 == 0:
                continue
            print(f"不被 3 整除的數：{num}")  # 輸出 1,2,4,5,7,8,10
        

   4. 嵌套循環中的 break/continue（僅作用於當前循環）

      # 示例：嵌套 for 循環（break 只退出內層循環）
      for i in range(1, 4):  # 外層循環：1,2,3
          print(f"\n外層循環 i={i}")
          for j in range(1, 4):  # 內層循環：1,2,3
              if j == 2:
                  break  # 退出內層循環，外層循環繼續
              print(f"內層循環 j={j}")
      # 輸出：
      # 外層循環 i=1
      # 內層循環 j=1
      # 外層循環 i=2
      # 內層循環 j=1
      # 外層循環 i=3
      # 內層循環 j=1
      
      # 示例：嵌套 while 循環（continue 只跳過當前內層循環）
      i = 1
      while i <= 3:
          print(f"\n外層循環 i={i}")
          j = 1
          while j <= 3:
              j += 1
              if j == 2:
                  continue
              print(f"內層循環 j={j}")
          i += 1
      

   5. 循環 else 語句（循環正常結束時執行）

      • 語法

        for 變量 in 可迭代對象:
            代碼塊
        else:
            else 代碼塊  # 循環正常結束（未被 break 中斷）時執行
        
        while 條件:
            代碼塊
        else:
             else 代碼塊  # 條件為 False 時執行（未被 break 中斷）
        

      • 注意：如果循環被 break 中斷，else 代碼塊不會執行

        # 示例1：for 循環 else（正常結束）
        for num in range(1, 4):
            print(f"循環中：{num}")
        else:
            print("循環正常結束，執行 else 代碼塊")  # 會執行
        
        # 示例2：for 循環 else（被 break 中斷）
        for num in range(1, 4):
            if num == 2:
                break
            print(f"循環中：{num}")
        else:
            print("循環正常結束")  # 不會執行（被 break 中斷）
        
        # 示例3：while 循環 else（用於判斷循環是否正常結束）
        num = 1
        while num <= 3:
            print(f"循環中：{num}")
            num += 1
        else:
            print("while 循環正常結束")  # 會執行
        

四、綜合實戰

1. 用户登錄驗證（3 次重試機會）

   """
   功能：用户登錄驗證，支持 3 次重試
   技術點：while 循環、if-elif-else、input()、break、格式化輸出
   """
   max_try = 3  # 最大重試次數
   try_count = 0  # 已嘗試次數
   
   while try_count < max_try:
       # 獲取用户輸入
       username = input("請輸入用户名：")
       password = input("請輸入密碼：")
       
       # 驗證邏輯
       if username == "admin" and password == "123456":
           print(f"登錄成功！歡迎你，{username}！")
           break  # 登錄成功，退出循環
       else:
           try_count += 1
           remaining = max_try - try_count  # 剩餘次數
           if remaining > 0:
               print(f"用户名或密碼錯誤！剩餘 {remaining} 次機會")
           else:
               print("3 次登錄失敗，賬號已鎖定，請 10 分鐘後再試")
   

2. 猜數字遊戲（1-100 猜數字，提示大小）

   """
   功能：猜數字遊戲，系統隨機生成 1-100 的數字，用户猜，提示大小
   技術點：for 循環、if-elif-else、random 模塊、格式化輸出
   """
   import random
   
   # 系統生成 1-100 的隨機數
   target = random.randint(1, 100)
   print("歡迎參加猜數字遊戲！系統已生成 1-100 的隨機數，你有 10 次機會")
   
   # 最多猜 10 次
   for guess_count in range(1, 11):
       try:
           guess = int(input(f"第 {guess_count} 次猜測，請輸入數字："))
           if guess < target:
               print("太小了！再試試更大的數字")
           elif guess > target:
               print("太大了！再試試更小的數字")
           else:
               # 猜對了，退出循環
               print(f"恭喜你！第 {guess_count} 次猜對了！數字是 {target}")
               break
       except ValueError:
           print("輸入錯誤！請輸入 1-100 之間的整數")
   else:
       # 10 次都沒猜對
       print(f"遊戲結束！你已用完 10 次機會，正確數字是 {target}")
   

3. 簡易計算器（支持加減乘除）

   """
   功能：簡易計算器，支持加減乘除，循環計算直到用户退出
   技術點：while 循環、if-elif-else、input() 類型轉換、異常處理
   """
   while True:
       print("\n===== 簡易計算器 =====")
       print("支持操作：1.加法 2.減法 3.乘法 4.除法 5.退出")
       
       # 獲取用户選擇
       choice = input("請輸入操作編號（1-5）：")
       if choice == "5":
           print("感謝使用，再見！")
           break
       
       # 驗證操作編號
       if choice not in ["1", "2", "3", "4"]:
           print("輸入錯誤！請輸入 1-5 之間的編號")
           continue
       
       # 獲取兩個數字
       try:
           num1 = float(input("請輸入第一個數字："))
           num2 = float(input("請輸入第二個數字："))
       except ValueError:
           print("輸入錯誤！請輸入數字")
           continue
       
       # 執行計算
       if choice == "1":
           result = num1 + num2
           print(f"{num1} + {num2} = {result}")
       elif choice == "2":
           result = num1 - num2
           print(f"{num1} - {num2} = {result}")
       elif choice == "3":
           result = num1 * num2
           print(f"{num1} × {num2} = {result}")
       elif choice == "4":
           if num2 == 0:
               print("錯誤！除數不能為 0")
           else:
               result = num1 / num2
               print(f"{num1} ÷ {num2} = {result:.2f}")
   

五、易錯點總結

1. input() 類型轉換遺漏：忘記將輸入轉換為 int/float，導致算術運算報錯
2. 無限循環：while 循環中沒有修改條件的代碼，或條件永遠為 True
3. 縮進錯誤：循環 / 條件語句的代碼塊未縮進，或縮進不一致
4. break/continue 作用範圍：嵌套循環中，break 只退出當前層循環，不影響外層
5. 格式化輸出語法錯誤：f-string 遺漏 f 開頭，format() 佔位符與變量數量不匹配
6. 循環 else 誤解：認為 else 是 “循環不執行時執行”，實際是 “循環正常結束時執行”