编程小白的第一本Python入门书学习笔记 Chaper5：循环与判断

逻辑控制与循环
- 逻辑判断 -- `True` / `Flase`
- 比较运算
- - 比较运算的两个小问题
  - 布尔型数据的比较
- 成员运算符`in`和身份运算符`is`
- 布尔运算符：`not`, `and`, `or`
条件控制
- 简单条件判断
- 多条件判断
循环
- for 循环
- - 嵌套循环
- while 循环
- 练习题
综合练习
练习题

逻辑控制与循环

逻辑判断 – `True` / `Flase`

上面的True和False称为布尔型数据，凡能够产生一个布尔值的表达式成为布尔表达式，通过以下布尔表达式体会布尔值的用法。

print(1 > 2)

False

print(1 < 2 < 3)

True

print(42 != '42')

True

print('Name' == 'name')

False

print('M' in 'Magic')

True

number = 12
print(number is 12)

True

比较运算

比较运算符： ==、 !=、 >、 <、 <=、 >=
除简单、直接的比较外，比较运算还支持更丰富的表达方式

# 多条件比较
middle = 5
1 < middle < 10

True

# 变量的比较
two = 1 + 1
three = 1 +2
two < three

True

# 字符串的比较，即比较两个字符串是否完全一致，注：python严格区分大小写
'Eddie Van Helen' == 'eddie van helen'

False

# 两个函数结果的比较
abs(-10) > len('length of this word')

False

比较运算的两个小问题

不同类型的对象不能使用"<, >, <=, >=“比较，但可以使用”==“和”!="

42 > 'the answer' # 不能比较，报错

---------------------------------------------------------------------------TypeError                                 Traceback (most recent call last)<ipython-input-11-d93c2e59925c> in <module>
----> 1 42 > 'the answer' # 不能比较，报错TypeError: '>' not supported between instances of 'int' and 'str'

42 == 'the answer' # 可以比较

False

42 != 'the answer' # 可以比较

True

虽然浮点型和整型是不同类型，但是不影响比较运算

5.0 == 5

True

3.0 > 1

True

布尔型数据的比较

True > False

True

True + False > False + False

True

True和False对于计算机就等价于1和0，所以上面两个表达式等价于：

1 > 0

True

1 + 0 > 0 + 0

True

另注：1 <> 3 等价于 1 != 3，写法不同而已

在python中任何对象的都可判断其布尔值，除了0，None，和所有空的序列与集合（列表、字典、集合）的布尔值为Flase之外，其他都为True可以使用bool()函数进行判别

bool(0)

False

bool([])

False

bool('')

False

bool(False)

False

bool(None)

False

成员运算符`in`和身份运算符`is`

成员运算符和身份运算符的关键词是in和is

in 的含义是：测试前者是否存在于in后面的集合中，与not in对应；
is是进行身份对比的，其含义是：经过is对比，两个变量一致时则返回True，否则返回False，与is not对应；
in和not in是表示归属型关系的运算，is和not is是表示身份鉴别的运算

预备知识：简单了解一下一个简单的集合类型，列表的概念

列表是一个简单、实用的集合类型
字符串、浮点型、整型、布尔型数据、变量和另一个列表都可以储存在列表中
和创建变量一样，创建列表需要先给它起一个名字
列表可以是空的，也可以是非空的

# 空列表
album = []

# 非空列表
album = ['Black Star', 'David Bowie', 25, True]
print(album)

['Black Star', 'David Bowie', 25, True]

当列表创建完成后，想再次往里添加内容时，使用列表的方法：append ，向列表中添加新元素。使用这种方式添加的元素自动排列到列表尾部

album.append('new song')
album

['Black Star', 'David Bowie', 25, True, 'new song']

列表的索引，与字符串的索引类似

# 打印列表中的第一个元素和最后一个元素
print(album[0], album[-1])

Black Star new song

进入正题

使用in测试字符串 ‘Black Star’ 是否在列表album中，如果存在返回True，否则返回False。

print('Black Star' in album)
print("Black Star" not in album)

True
False

使用is测试the_Eddie和name两个变量是否相等，如果相等返回True，否则返回False。

the_Eddie = 'Eddie'
name = 'Eddie'
print(the_Eddie == name)
print(the_Eddie is name)
print(the_Eddie is not name)

True
True
False

布尔运算符：`not`, `and`, `or`

与逻辑运算符相对应，not是取非，and是与运算，or是或运算

运算符	描述
not x	如果 x 是 True，则返回 False，否则返回 True
x and y	and 表示“并且”，如果 x 和 y 都是 True，则返回True；如果 x 和 y 有一个是 False，则返回False
x or y	or 表示“或者”，如果 x 或 y 其中有一个是 True，则返回True；如果 x 和 y 都是False，则返回False

# 非运算
print(not bool(None))

True

and和or经常用于处理复合条件，类似于1 < n < 3, 也就是两个条件同时满足

print(1 < 3 and 2 < 5)
print(1 < 3 and 2 > 5)
print(1 < 3 or 2 > 5)
print(1 > 3 or 2 > 5)

True
False
True
False

条件控制

简单条件判断

# 伪代码
if condition:do something 1
else:do something 2

if, else关键字；condition成立的条件；
if...else结构的作用：如果if后条件成立，即返回True则做do something 1, 否则做else后的do something 2

# 例子：账号登录
# 定义函数
def account_login():password = input('Password:')if password == '12345':print('Login Success!')else:print('Wrong password or invalid input!')account_login() # 如果输入错误，则再次运行函数，让用户重新输入；如果不加这句就只输入一次，然后打印# 调用函数
account_login()

Password: 666
Wrong password or invalid input!
Password: 12345
Login Success!

如果if后的布尔表达式过长或者难于理解，可以采用给变量赋值的方法来储存布尔表达式返回的布尔值，所以更清晰的写法：

# 定义函数
def account_login():password = input('Password:')password_correct = password == '12345' # 这里给变量赋值以便更好地理解 if 后 condition 的含义if password_correct:print('Login Success!')else:print('Wrong password or invalid input!')account_login()# 调用函数
account_login()

Password: 666
Wrong password or invalid input!
Password: 12345
Login Success!

多条件判断

在if和else之间加上elif，用法和if一致，条件判断依次进行，若都不成立则运行else对应的语句
elif可以有无限多个
也可以不用else，都用elif

# 伪代码
if condition_1:do something 1
elif condition_2:do something 2
else:do something 3

给前面的函数增加一个密码重置的功能

# 创建一个列表，用于储存用户的密码、初始密码和其他数据（对实际数据库进行简化模拟）
password_list = ['*#*#', '12345']# 定义函数
def account_login():password = input('Please input your password:')# 当用户输入密码等于列表中最后一个元素（即用户设定的密码），登录成功password_correct = password == password_list[-1]# 当用户输入密码等于列表中第一个元素时(即重置密码“口令”)触发密码变更，并将变更密码储存至列表的最后一个，成为用户新密码password_reset = password == password_list[0]if password_correct: # 密码正确print('Login Success!')elif password_reset: # 密码重置new_password = input('Please enter your new password:')password_list.append(new_password)# 注意上面这句不要漏了，因为密码列表没有变，所以不添加的话密码还是'12345'，相当于没有改密码# 所以需要将新密码添加至password_list中，append默认添加至最后一位print('Your password has changed successfully!')account_login()else: # 若上述情况均不成立，则打印错误提示，并再次运行函数，让用户继续输入密码print('Wrong password or invalid input!')account_login()# 调用函数
account_login()

Please input your password: 666
Wrong password or invalid input!
Please input your password: *#*#
Please enter your new password: 666
Your password has changed successfully!
Please input your password: 666
Login Success!

再次强调：

所有关键字后面的冒号一定不能少，否则会报语法错误；
一定要注意缩进，相同缩进的代码块完成的是一个层级的事儿，有点像编辑文档时不同层级的任务列表

循环

for 循环

for循环所做的事情概括来讲就是：对集合:iterable中的每一个元素item，做do something事

# 伪代码
for item in iterable:do something

for, in是关键字；item是指集合中的每一个元素；iterable是指可以连续地提供每一个迭代元素的对象，是一个集合形态的对象；
do something是指迭代过程中每一个元素需要做的事；
再次强调：注意冒号和缩进

小例子：打印出'hello world'这个字符串中的每一个字符

for every_letter in 'Hello world':print(every_letter)

H
e
l
l
ow
o
r
l
d

再来一个小例子，继续理解for循环

for num in range(1,11):print(str(num) + '+1 =', num + 1)# 打印的另一种写法# print(num, '+1=', num+1)

1+1 = 2
2+1 = 3
3+1 = 4
4+1 = 5
5+1 = 6
6+1 = 7
7+1 = 8
8+1 = 9
9+1 = 10
10+1 = 11

进阶小例子：将for与if组合起来用
歌曲列表中有三首歌分别是“Holy Diver, Thunderstruck, Rebel Rebel”，当播放到每首歌曲时，分别显示对应歌手的名字“Dio， AC/DC， David Bowie”
实现过程：将SongsList列表中的每一个元素依次取出，分别与三个条件比较，成立则输出对应的内容。

SongsList = ['Holy Diver', 'Thunderstruck', 'Rebel Rebel']
for song in SongsList:if song == 'Holy Diver':print(song, '- Dio')elif song == 'Thunderstruck':print(song, '- AC/DC')elif song == 'Rebel Rebel':print(song, '- David Bowie')

Holy Diver - Dio
Thunderstruck - AC/DC
Rebel Rebel - David Bowie

嵌套循环

小例子：九九乘法表

for i in range(1, 10):for j in range(1, 10):print('{} × {} = {}'.format(i, j, i*j))

while 循环

while循环所做的事概括来讲就是：只要condition条件成立，就一直做do something

# 伪代码
while condition:do something

while是关键字；condition是成立的条件；do something是想要做的事

一个简单的例子（注意：这个例子是一个死循环，要及时停止代码，因为当while后条件成立时就会一直执行代码）

# while 1 < 3:
#     print('1 is smaller than 3')

那么应该如何控制while循环呢？一种方式是：在循环过程中制造某种可以使循环停下来的条件，正如下面的例子所示：

count = 0
while True:print('Repeat this line !')count = count + 1if count == 5:break # 若条件成立则终止循环，是终止循环的信号

Repeat this line !
Repeat this line !
Repeat this line !
Repeat this line !
Repeat this line !

让while循环停下来的另一种方法是：改变循环成立的条件，用例子说明：给前面的登录函数增加一个新功能，当输入错误密码超过三次后就禁止再次输入密码。

# 创建一个列表，用于储存用户的密码、初始密码和其他数据（对实际数据库进行简化模拟）
password_list = ['*#*#', '12345']# 定义函数
def account_login():tries = 3while tries > 0:password = input('Please input your password:')# 当用户啊输入密码等于列表中最后一个元素（即用户设定的密码），则登录成功password_correct = password == password_list[-1]# 当用户输入密码等于列表中第一个元素时(即重置密码“口令”)则触发密码变更，并将变更的新密码储存至列表的最后一个，成为用户的新密码password_reset = password == password_list[0]if password_correct: # 密码正确print('Login Success!')break # 终止循环elif password_reset: # 密码重置new_password = input('Please enter your new password:')password_list.append(new_password)# 注意上面这句不要漏了，因为密码列表没有变，所以不添加的话密码还是'12345'# 所以需要将新密码添加至password_list中，append默认添加至最后一位print('Your password has changed successfully!')# 这里不需要重新调用函数，因为是要自动循环的，调用函数反而回到起点了，不能终止else: # 若上述情况均不成立，则打印错误提示，并再次运行函数，让用户输入密码print('Wrong password or invalid input!')tries = tries - 1 # 当密码输入错误时，尝试机会减 1，并提示# 这里也不需要调用，原理同上print(tries, 'times left')else: # 这里的else是和while对应的，是while--else结构print('Your account has been suspended')# 调用函数
account_login()

Please input your password: 666
Wrong password or invalid input!
2 times left
Please input your password: 365
Wrong password or invalid input!
1 times left
Please input your password: 125
Wrong password or invalid input!
0 times left
Your account has been suspended

练习题

设计一个这样的函数，在桌面的文件夹创建10个文本，以数字给它们命名
复利是一件神奇的事情，正如富兰克林所说：“复利是能够将所有铅块变成金块的石头”。设计一个复利函数invest(), 它包含三个参数：
account(资金)，rate（利率），time(投资时间)。输入每个参数后调用函数，应该返回每一年的资金总额。（假设利率为5%）
打印1-100内的偶数

# 第 1 题 ，第一次未写出，参考答案
def text_creation():for name in range(1,11):desktop_path = 'C:/Users/username/Desktop/'full_path = desktop_path + str(name) + '.txt'file = open(full_path,'w')file.close()text_creation()

# 第 1 题，第二次做
# 定义函数
def create_text():for num in range(1, 11):path = '/Users/username/Desktop/' + str(num) + '.txt'file = open(path, 'w')file.close()# 答案中open的写法是：# with open(path) as text:#     text.close()# 调用函数
create_text()

# 第 2 题，第一次未写出，参考答案
def invest(amount, rate, time):print("principal amount:{}".format(amount))for t in range(1, time + 1):amount = amount * (1 + rate)# 复利计算：当时的本金乘以（1+利率）print("year {}: ${}".format(t, amount))# 调用
invest(100, 0.05, 8)
invest(2000, 0.025, 5)

principal amount:100
year 1: $105.0
year 2: $110.25
year 3: $115.7625
year 4: $121.55062500000001
year 5: $127.62815625000002
year 6: $134.00956406250003
year 7: $140.71004226562505
year 8: $147.74554437890632
principal amount:2000
year 1: $2050.0
year 2: $2101.25
year 3: $2153.78125
year 4: $2207.62578125
year 5: $2262.8164257812496

# 第 2 题，第二次做
# 假设利率为5%
def invest(amount, time, rate=0.05):print('principal amount:', amount)for year in range(1, time+1):# 复利的计算amount = amount + amount * rateprint('year ', year, ': $', amount)# 调用函数
invest(100, 8)

principal amount: 100
year  1 : $ 105.0
year  2 : $ 110.25
year  3 : $ 115.7625
year  4 : $ 121.550625
year  5 : $ 127.62815624999999
year  6 : $ 134.00956406249998
year  7 : $ 140.71004226562496
year  8 : $ 147.7455443789062

# 第 3 题，第一次做
for num in range(2, 101, 2):print(num)

# 第 3 题，第二次做
def even_print():for i in range(1, 101):if i % 2 == 0: # %是取余运算，//是取整除，即向下取整print(i)
# 调用函数
even_print()

# 第 3 题，参考答案
def even_print():for i in range(1,101):if i%2 == 0: # 能被2整除的数就是偶数print(i)even_print()

综合练习

预备知识：

对于一个数字列表，使用sum()函数可以对列表中所有的整数求和，如下例所示。

a_list = [1, 2, 3]
print(sum(a_list))

Python中的random内置库可以用于生成随机数，此外random中的randrange()方法可以限制生成随机数的范围，如下例所示。

# 导入 random 内置库，用它生成随机数
import random point1 = random.randrange(1,7)
point2 = random.randrange(1,7)
point3 = random.randrange(1,7)print(point1, point2, point3)

5 5 3

游戏开始：押大小，即选择完成后开始摇三个骰子，计算总值。11 <= 总值 <= 18 为“大”，3 <= 总值 <= 10 为“小”，然后告诉玩家猜对或者猜错的结果

import random point1 = random.randrange(1,7)
point2 = random.randrange(1,7)
point3 = random.randrange(1,7)a_list = [point1, point2, point3]
result = sum(a_list)
guess = input('Big or Small: ')
if 3 <= result <= 10 and guess == 'Big':print('The points are {}'.format(a_list), 'You Lose!')
elif 3 <= result <= 10 and guess == 'Small':print('The points are {}'.format(a_list), 'You Win!')
elif 11 <= result <= 18 and guess == 'Big':print('The points are {}'.format(a_list), 'You Win!')
elif 11 <= result <= 18 and guess == 'Small':print('The points are {}'.format(a_list), 'You Lose!')

Big or Small:  Big
The points are [6, 6, 2] You Win!

# 参考答案
# 首先构造摇骰子函数 roll_dice, 调用后返回含三个点数结果的列表
import random
def roll_dice(numbers = 3, points = None):print('<<<<<  ROLL THE DICE!  >>>>>')if points is None:points = []while numbers > 0:point = random.randrange(1,7)points.append(point)numbers = numbers - 1return points # 创建函数：将点数转化为大小，并使用 if 语句来定义什么是“大”，什么是“小”
def roll_result(total):isBig = 11 <= total <= 18isSmall = 3 <= total <= 10if isBig:return 'Big'elif isSmall:return 'Small'# 创建一个开始游戏函数，让用户输入猜大小，并定义什么是猜对，什么是猜错，并输出对应的输赢结果
def start_game():print('<<<<<  GAME STARTS!  >>>>>')choices = ['Big', 'Small']your_choice = input('Big or Small: ')if your_choice in choices:points = roll_dice()total = sum(points)youWin = your_choice == roll_result(total)if youWin:print('The points are ', points, 'You Win !')else:print('The points are ', points, 'You lose !')else:print('Invaild Words')start_game()start_game()

<<<<<  GAME STARTS!  >>>>>
Big or Small:  Big
<<<<<  ROLL THE DICE!  >>>>>
The points are  [3, 1, 5] You lose !

练习题

较难在最后一个项目的基础上增加这样的功能，下注金额和赔率。具体规则如下：

初始金额为100元；
金额为0时游戏结束；
默认赔率为1倍，也就是说押对了能得相应金额，押错了会输掉相应金额；

我们注册应用上时候，常常使用手机号作为账户名，在短信验证之前一般都会检验号码的真实性，如果时不存在的号码就不会发送验证码，
检验规则如下：

长度不少于11位；
是移动，联通，电信号段中的一个电话号码；
移动号段，联通号段，电信号段如下：
CN_mobile = [134,135,136,137,138,139,150,151,152,157,158,159,182,183,184,187,188,147,178,1705]
CN_union = [130,131,132,155,156,185,186,145,176,1709]
CN_telecom = [133,153,180,181,189,177,1700]

# 第 1 题，结合参考答案 新概念：全局变量
import random
# 设置moneyAll为全局变量，注意：哪里需要全局变量，哪里声明一下；
global moneyAll
moneyAll = 100def roll_dice(numbers=3):print('<<<<< ROLL THE DICE! >>>>>')points=[]while numbers>0:point=random.randrange(1,7)points.append(point)numbers=numbers-1return pointsdef roll_result(total):isBig=11<=total<=18isSmall=3<=total<=10if isBig:return 'Big'elif isSmall:return  'Small'def start_game():# 这个需要使用到上面设置的全局变量，所以要在这重新声明global moneyAllprint('<<<<< GAME STARTS! >>>>>')choices=['Big','Small']your_choice=input('Big or Ssmall:')if your_choice in choices:# input()输入的是字符串，要使用数字运算、比较需要转为int型your_bet = int(input('How much you wanna bet?-'))if moneyAll >= your_bet:points = roll_dice()total = sum(points)youWin = your_choice == roll_result(total)if youWin:print('The points are',points,'You win !')moneyAll += your_betprint('You gained',your_bet,'You have',moneyAll,'now')start_game()else:print('The points are', points, 'You lose !')moneyAll -= your_betprint('You lost', your_bet, 'You have', moneyAll, 'now')if moneyAll == 0:print('GAME OVER')else:start_game()else:print('not full money')start_game()else:print('Invalid Words')start_game()start_game()

<<<<< GAME STARTS! >>>>>
Big or Ssmall: Big
How much you wanna bet?- 150
not full money
<<<<< GAME STARTS! >>>>>
Big or Ssmall: Big
How much you wanna bet?- 80
<<<<< ROLL THE DICE! >>>>>
The points are [3, 1, 4] You lose !
You lost 80 You have 20 now
<<<<< GAME STARTS! >>>>>
Big or Ssmall: Big
How much you wanna bet?- 30
not full money
<<<<< GAME STARTS! >>>>>
Big or Ssmall: Big
How much you wanna bet?- 20
<<<<< ROLL THE DICE! >>>>>
The points are [1, 3, 5] You lose !
You lost 20 You have 0 now
GAME OVER

# 第 2 题
def num_verification():CN_mobile = [134,135,136,137,138,139,150,151,152,157,158,159,182,183,184,187,188,147,178,1705]CN_union = [130,131,132,155,156,185,186,145,176,1709]CN_telecom = [133,153,180,181,189,177,1700]number = input('Please enter your number:')num_length = len(number)# input()的输入是srt型，在这儿切片时需要用到的是int型，所以需要转换数据类型# 为什么不在上面转换，因为转换后不能求len()# 切片的索引是从0开始的，左闭右开first_three = int(number[:3])first_four = int(number[:4])if num_length == 11:if first_three in CN_mobile or first_three in CN_union or first_three in CN_telecom:print('Sending verification code to your phone:', number)elif first_four in CN_mobile or first_four in CN_union or first_four in CN_telecom:print('Sending verification code to your phone:', number)else:print('Invalid phone number')num_verification()else:print('Invalid phone number')num_verification()num_verification()

Please enter your number: 236548
Invalid phone number
Please enter your number: 36578965214
Invalid phone number
Please enter your number: 13025647895
Sending verification code to your phone: 13025647895

# 第 2 题，参考答案
def chephone():phoneNumber=input('Enter Your number:')numlenth=len(phoneNumber)CN_mobile = [134, 135, 136, 137, 138, 139, 150, 151, 152, 157, 158, 159, 182, 183, 184, 187, 188, 147, 178, 1705]CN_union = [130, 131, 132, 155, 156, 185, 186, 145, 176, 1709]CN_telecom = [133, 153, 180, 181, 189, 177, 1700]first_three=int(phoneNumber[0:3])first_four=int(phoneNumber[0:4])if numlenth!=11:print('Invalid length,your number should be in 11 digits')chephone()elif first_three in CN_mobile or first_four in CN_mobile:print('Opetator:China Mobile')print('We\'re sending verification code via text to your phone:',phoneNumber)elif first_three in CN_union or first_four in CN_union:print('Opetator:China Union')print('We\'re sending verification code via text to your phone:', phoneNumber)elif first_three in CN_telecom or first_four in CN_telecom:print('Opetator:China Telecom')print('We\'re sending verification code via text to your phone:', phoneNumber)else:print('No such a operator')chephone()chephone()

Enter Your number: 698546
Invalid length,your number should be in 11 digits
Enter Your number: 32569874563
No such a operator
Enter Your number: 13256987456
Opetator:China Union
We're sending verification code via text to your phone: 13256987456