实验3
实验3选择结构：选择结构的使用【实验目的】
(1) 掌握条件语句中逻辑表达式的正确书写规则。
(2) 掌握单分支、双分支及多分支条件语句的使用方法。
【相关知识】
选择结构是一种常用的基本结构，其特点是根据给定的选择条件来决定从不同操作中选择一种操作。常见的选择结构有以下几种。
(1) 单分支选择结构。if表达式: 
语句块 
(2) 双分支选择结构1。if表达式: 
  语句块1 
else: 
语句块2
(3) 双分支选择结构2。表达式1if条件else表达式2
(4) 多分支选择结构。if表达式1: 
语句块1 
elif 表达式2:
语句块2 
…
else: 
语句块n
Python程序设计实验教程实验3选择结构： 选择结构的使用(5) if语句的嵌套。if表达式1:
 if表达式2:
 语句块1
 else:
 语句块2
else:
 if表达式2:
 语句块3
 else:
 语句块4
说明: 
① if语句中，表达式表示一个判断条件，可以是任何能够产生true(1)或false(0)的表达式或函数。表达式中一般包含关系运算符、成员运算符或逻辑运算符。
② Python最具特色的功能就是使用缩进来表示语句块，不需要使用大括号。缩进的字符数是可变的，但是同一个语句块的语句必须包含相同的缩进字符数，如果缩进不一致会导致逻辑错误。
③ 在Python中，条件表达式中不允许使用赋值运算符“=”。
【实验范例】
例3.1某校三好学生的评定标准为: 语文(c1)和数学(c2)两科的平均成绩大于90分，且每科成绩不低于85分，编写程序进行判断并输出判断结果。
分析: 此例根据学生成绩判断该学生是否符合三好学生评定标准，判断结果只有两种情况，“是”或“不是”，所以这里只须采用if语句的双分支结构来表达即可。
程序代码如下: c1= int(input("请输入语文成绩: "))
c2= int(input("请输入数学成绩: "))
if (c1+c2)/2>90 and c1>=85 and c2>=85:
print("符合三好学生条件")
else:
print("不符合条件")
例3.2某网吧根据上网时间来计算上网费用，计算规则如下，编程实现自动计费功能。
(1) 上网时间为10小时(含10小时)以内，基本网费20元；
(2) 上网时间为10~50小时(含50小时)，除基本网费外，超过10小时的部分每小时1.5元；
(3) 上网时间超过50小时，除基本网费外，超过10小时的部分每小时1元。
分析: 此例需要根据已知条件进行上面3种情况的判断分析，因此采用if语句的多分支选择结构来表达比较简明、清晰。
程序代码如下: t= int(input("请输入上网的小时数: "))
if t<= 10:
cost = 20
elif t> 10 and t<=50 :
cost= 20+ (t - 10)1.5
elif t> 50 :
cost= 20 + (t - 10)1
print ("上网时间是%d小时,网费=%.1f元"%(t,cost))
【实验任务】
(1) 编写程序用于判断输入的年份是否为闰年，判断条件是能被400整除或者被4整除但不被100整除的年份是闰年。
程序代码如下: year= eval(input("请输入任意年份: ")) 
if (year%400== 0) or (year%4== 0 and year%100!= 0) : 
print("%d年是闰年!"%(year)) 
else: 
print("%d年不是闰年！"%(year)) 
(2) 某商场购物打折范围如下: 消费在200元以内不打折，200～500元范围内打九折，超过500元打八折，请编写根据消费金额计算最终交费金额的程序代码。
程序代码如下: x = int(input("请输入消费金额: ")) 
if x< 200: 
cost= x 
elif x>= 200 and x<=500: 
cost= x  0.9 
elif x> 500: 
cost= x  0.8 
print ("最终交费=%.1f元"%(cost)) 
【拓展训练】
相关知识: 多分支if语句有多个elif 为条件分支，当满足多个elif中的条件时，仅执行首次匹配成功的elif中的语句，虽然也满足后面 elif 中的条件，但都不被执行。
训练要求: 编写一个模拟彩票兑奖的程序，当兑奖者输入一个4位数时，将此数字与计算机随机产生的4位数相比较，根据比较的结果来决定获奖等级。中奖规则为: 4位数字全部相同为一等奖；后3位数字相同为二等奖；后2位数字相同为三等奖；最后1位数字相同则为四等奖。
分析: 此题需要根据彩票的比对情况进行5种情况的判断分析，因此采用if语句的多分支选择结构来表达。这里调用random.randint(1000,9999)函数产生一个4位的随机数，通过str()函数把随机数由数值转换为字符，与input()函数输入的内容进行比对，每次比对的数字逐渐减少，对应的获奖等级也逐渐降低。
程序代码如下: import random
# 随机生成一个4位数作为中奖码
x= random.randint(1000,9999)
print("本期中奖号码是",x)
winnum=str(x)
ynum= input("请输入你的彩票4位号码: ")
# 如果ynum等于winnum,则获一等奖
if ynum== winnum:
print("恭喜!你中了一等奖")
# 如果后3位数字相同,则获二等奖
elif ynum［-3:］==winnum［-3:］:
print("恭喜!你中了二等奖")
# 如果后2位数字相同,则获三等奖
elif ynum［-2:］==winnum［-2:］:
print("恭喜!你中了三等奖")
# 如果最后1位数字相同,则获四等奖
elif ynum［-1:］==winnum［-1:］:
print("恭喜!你中了四等奖")
else:
print("谢谢参与!祝你下次好运!")
实验4
实验4循环结构：循环结构的使用【实验目的】
(1) 掌握循环的概念，能够用循环结构来解决算法问题。
(2) 熟练掌握实现遍历循环操作的for语句。
(3) 熟练掌握实现无限循环操作的while语句。
(4) 掌握用来辅助控制循环执行的break语句和continue语句。
【相关知识】
1. 遍历循环: for语句
Python的 for循环结构有以下几种形式。
(1) 遍历序列: for 循环变量 in遍历序列: 
循环体语句块
执行过程: 依次将遍历序列的每一个值传递给循环变量，每传递一个值时执行一次循环体语句块，直至传递完遍历序列的最后一个值，for语句退出。
for遍历循环可以遍历任何序列的项目，例如字符串(str)、列表(list)、元组(tuple)等。
例如: for x in "ABCD":
print("Hello!",x)
其中，for语句循环的次数等于字符串“ABCD”中值的个数，遍历时，for语句把字符串的值依次赋给了x，执行循环体并打印输出。
输出结果如下: Hello! A
Hello! B
Hello! C
Hello! D
Python程序设计实验教程实验4循环结构： 循环结构的使用(2) 有限次循环: for 循环变量 in range ( i, j ［,k ］):
 循环体语句块
其中，i是初始值(默认为'0')，j是终止值(默认为'1')，k是步长。
例如: s=0
for i in range(1,100,2):
s=s+i
print("s=1+3+5+7+..+99=",s)
输出结果如下: s=1+3+5+7+..+99= 2500
(3) 遍历文件:for eachrow in open("D:\\\\zzu.txt"):
print(eachrow)
(4) 遍历字典: for x,y in {"姓名":'李明',"年龄":18}.items():
print(x,y)
2. 无限循环: while语句
while语句也称为无限循环语句，常用于控制循环次数未知的循环结构，语法格式如下: while 条件表达式: 
循环体语句块
while循环中，当条件表达式为真时，就会重复执行循环体语句块，直到条件表达式为假才结束循环。
3. break和continue语句，以及循环中的else子句
参见本实验的拓展训练部分。
【实验范例】
例4.1有一个分数序列2/1，3/2，5/3，8/5，13/8，21/13，编程计算这个数列的前20项之和。
分析: 观察分子与分母的变化规律，总结出序列规律如下: 前一个分数的分子与分母的和作为下一个分数的分子，前一个分数的分子作为下一个分数的分母。采用for循环遍历，range(1,21)控制循环次数。
程序代码如下:a,b,s,t= 1,1,0,0
for n in range(1,21):
t=a
a=a+b
b=t
s+=a/b
print("2/1+3/2+5/3+8/5+13/8+…=%.2f" %s)
例4.2设计一个“过7游戏”的程序，这个游戏有5人以上参与，从任意一人从1开始报数: 当遇到7的倍数(如7，14，21，…)或含有数字7(如17，27，…)时，必须以敲桌子代替，报出7的倍数和含有数字7的人为输。
分析: 7的倍数，即除以7余数是0(num % 7 == 0)；个位数含有7的数，即除以10余数是7 ( num % 10 == 7)；十位数含有7的数，即除以10后取整是7 (num // 10 == 7)。
通过while循环分别对2～99的每一个数进行判断，如果某个数是7的倍数或含有数字7，则通过continue语句跳过本轮循环，忽略此数，开始下一轮循环去判断下一个数。
程序代码如下: n = 0
while n <= 99:
n= n + 1
if (n % 7== 0) or (n % 10== 7) or (n // 10== 7):
print("敲桌子")
continue
else:
print(n)
例4.3如果将20元钱换成零钱，要求只能换成1元、5元、10元面值的纸币，共有多少种兑换方法，分别是什么？
分析: 20元零钱中，每种纸币可能出现的次数: 10元纸币是0～2次，5元纸币是0～4次，1元纸币是0～20次。判断所有的组合中，币值总和正好是20元的情况有几种，即是此题所求。n=0
for x in range(3):# 10元面值的纸币张数为0～2
for y in range(5): # 5元面值的纸币张数为0～4
for z in range(21): # 1元面值的纸币张数为0～20
if x10+y5+z==20:
print('10元=%d张5元=%d张1元=%d张'%(x, y, z))
n+=1
print('纸币兑换方法有%d种'%n)
本程序使用了三重嵌套的for循环结构，x、y、z分别代表10元、5元、1元面值的纸币张数。for循环把range(3) 生成的列表［0，1，2］中的元素不断地赋值给x，把range(5) 生成的列表［0，1，2，3，4］中的元素赋值给y，把range(21) 生成的列表［0，1，2，…，20］中的元素赋值给z。三重嵌套遍历循环共执行3×5×21=315次if判断，筛选出9种面值总和是20元的组合情况。
【实验任务】
(1) 参照例4.3，把主教材中的百钱百鸡问题，用for遍历循环编写程序。for cock in range(21):#公鸡个数为0～20 
for hen in range(34): #母鸡个数为0～33 
chick=100-cock-hen#小鸡个数 
if cock5+hen3+chick/3==100: 
print("公鸡=%d,母鸡=%d,雏鸡=%d"%(cock,hen,chick)) 
(2) 编程计算自然对数e的近似值，要求其误差小于0.00001，公式为
e=1+1/1!+1/2!+1/3!+…+1/n!+…from math import e 
print("math库里数学常数e的值是: ",e) 
x,i,n,t=0,0,1,1 
while t>=0.00001: 
x=x+t 
i=i+1 
n=nI 
t=1/n 
print("利用级数公式所求的e近似值是: ",x) 
(3) 编程找出1000以内的所有完数。一个数如果恰好等于它的因子之和，这个数就称为“完数”。例如6=1+2+3，6是完数。for x in range(1,1000): 
sum= 0
for i in range(1,x): 
if x%i== 0: 
sum= sum+ i 
if sum== x: 
print("%d是完数"%x) 
(4)	编写程序，使用while循环输出如下图形:  
 
  
   
    i=1 
while i<=5: 
j=1 
while j<=i: 
print("",end='')  #不换行连续打印i个 
j=j+1 
i=i+1 
print()   #换行 
输出倒三角形的程序代码为: i=5 
while i>=1: 
j=1 
while j<=i: 
print("",end='') 
j=j+1 
i=i-1 
print()
【拓展训练】
相关知识: 与其他编程语言不同的是，Python的循环结构中会有else关键字，else下面的语句在while循环或for循环正常结束时会被执行。但如果循环被break语句结束、执行了return语句或有其他异常处理出现时，则不会执行else语句。
格式1: while 表达式 : 
循环体
else: 
语句体
格式2: For控制变量 in 可遍历的表达式: 
循环体
else: 
语句体
(1) 编写程序，输入任意一个整数，判断该整数是否是素数，并输出判断结果。
提示: 首先来看一个循环结构中没有应用 else 子句的程序代码: num=int(input("输入一个整数: "))
i= 2
while(i < num):#此循环判断某一个num是否有因子
if (num % i==0):
break
i=i+ 1
if (i==num) :
print(num,"是素数")
else:
print(num,"有因子",i,",不是素数")
这是一个查找素数的程序，其中应用了break来中止循环，跳出循环后再根据变量i值的大小来判断是否是素数。
如果在while循环中引入 else 关键字，程序后半部分可以由if (i==num) :  print(num,"是素数")变为else :  print(num,"是素数")，舍弃对i值大小的判断，直接由while循环所含的else子句下结论。程序代码修改如下: num=int(input("输入一个整数: "))
i= 2
while(i < num):#此循环判断某一个num是否有因子
if (num % i==0):
print(num,"有因子",i,",不是素数") 
break
i= i+1
else:
print(num,"是素数")
因为只有当前面的循环被break打断而不是正常结束循环时，else子句才不被执行，此时已经隐含了循环是由i递增到终止值而导致的正常结束，不需要再判断i是否递增到num了。
使用else子句时，应注意结合break、return等关键词，否则会得出一些错误的结果。例如: for str in 'abc':
if str=='b':print("找到字母b了")
else:
 print ("没有字母b")
程序运行结果如下: 找到字母b了
没有字母b
这里因为for循环里没有break关键字，循环可以正常结束，else子句也就正常被执行，因此出现两个结果。将该程序代码改造如下: for str in 'abc':
if str=='b':
print("找到字母b了")
break
else:
print ("没有字母b …")
(2) 编写程序，将一个正整数分解质因数并输出。例如，当输入90后，输出为90=2335。
分析: 对n分解质因数，应先找到一个最小的质数k，然后执行下述步骤。
(1) 如果k=n，则分解质因数的过程已经结束，打印输出k。
(2) 如果n=\\k，但n能被k整除，则打印输出k，并且把n/k的值作为新的n值，重复执行第(1)步。
(3) 如果n不能被k整除，则用k+1作为k的值，重复执行第(1)步。n = int(input("输入任意一个正整数:"))
print("%d = "%n,end="")
for k in range(2,n+1):
while n!= k:
if n % k== 0:
n= n/k
print("%d  " %k,end="")
else:
break
print("%d"%n)