第 3章
选 择 结 构





选择结构表示程序的处理步骤出现了分支，它需要根据某一特定的条件选择其中的一个分支执行。本章主要介绍了程序设计的一般方法、结构化程序设计的思想以及Python语言选择结构的实现方法。
本章要求了解结构化程序设计的思想，并且可以按照程序设计的一般方法完成简单程序的设计过程，熟练掌握顺序结构和选择结构的使用。
学习目标：
(  程序设计方法
(  结构化程序设计
(  简单if语句
(  复杂if语句

3.1  程序设计方法
程序设计的一般方法可以概括为以下四个步骤。
1. 设计算法
找出解决问题的规律，选择解题的算法，完成实际问题。
2. 画流程图
根据算法思想，画出程序流程图。
3. 编写程序
将算法翻译成计算机程序设计语言，本书采用Python语言进行编码。
4. 运行调试
能得到运行结果并不意味着程序正确，要对结果进行分析，看它是否合理。若不合理则要对程序进行调试，即通过上机发现和排除程序中的Bug。
【实例3.1】计算梯形的面积。
第一步：根据梯形面积的计算公式，定义top、bottom、height、area为浮点型变量，分别用于存储梯形的上底、下底、高和面积，即得到：

第二步：用流程图表示算法直观形象，可以比较清楚地显示出各个框之间的逻辑关系。流程图用来表示各种操作的图框，图3.1所示为几种常见的程序流程图符号。



图3.1  流程图常见符号

本题的程序流程图如图3.2所示。



图3.2  求梯形面积的算法流程图

第三步：根据程序流程图，编写代码。

#Example3.1.py

top = float( input('top = ') )
bottom = float( input('bottom = ') )
height = float( input('height = ') )
area = ( top + bottom ) * height / 2
print('梯形的面积为：{:.2f}'.format(area))

第四步：对已经编写好的源程序进行上机调试，并且核对结果。如果不正确，则修改程序再调试，直至得到期望的结果值。
3.2  结构化程序设计
结构化程序设计（Structured Programming）是以模块功能和处理过程设计为主的详细设计的基本原则。结构化程序设计是过程式程序设计的一个子集，它对写入的程序使用逻辑结构，使得理解和修改更有效更容易。结构化程序设计的三种基本结构是：顺序结构、选择结构和循环结构，流程图如图3.3所示。



图3.3  结构化程序设计的三种基本结构

1. 顺序结构
顺序结构表示程序中的各操作是按照它们出现的先后顺序执行的。实例3.1便是顺序结构。
2. 选择结构
选择结构表示程序的处理步骤出现了分支，它需要根据某一特定的条件选择其中的一个分支执行。选择结构有单选择、双选择和多选择三种形式。
3. 循环结构
循环结构表示程序反复执行某个或某些操作，直到某条件为假（或为真）时才可终止循环。在循环结构中最主要的是：什么情况下执行循环？哪些操作需要循环执行？
3.3  简单if语句
3.3.1  单分支if语句
单分支if语句的语法格式如下：


if条件判断:
语句块


单分支if语句的流程图如图3.4所示。语句块是if语句的条件判断成立时执行的一条或多条语句序列，语句块中语句通过与if所在行形成缩进表达包含关系。当条件判断为真（True）时，执行语句块；当条件判断为假（False）时，则跳过if语句块。



图3.4  单分支if语句流程图
【实例3.2】计算圆的周长和面积。
#Example3.2.py

import math												#①

radius = float(input('周长 = '))										#②
if radius > 0:												#③
    perimeter = 2 * math.pi * radius							#④
    area = math.pi * radius ** 2								#⑤
    print('半径为{:.2f}圆的周长为{:.2f}，面积为{:.2f}'.format(radius,  perimeter,area))

print('计算完毕')												#⑥
【运行结果一】
周长 = 3↙
半径为3.00圆的周长为18.85，面积为28.27
计算完毕
【运行结果二】
周长 = -1↙
计算完毕
 说明：	
 为了使用圆周率pi的值，语句①使用import语句导入math模块。
 语句②使用float()函数将用户输入的表示数值的字符串转换为浮点类型数值。
 语句③当radius的值大于0成立时，执行if语句包含的语句块；否则跳过if语句块。通过代码的缩进包含关系，使得if语句块由3条语句组成。
 语句④⑤通过math.pi使用3.141592653589793，参与圆的周长和面积的计算。
 语句⑥不属于if语句，所以不论if条件判断是否为真，都将执行。
【实例3.3】某公园门票正常价格是40元，老人（>=60岁）或儿童（<=12岁）门票半价。输入游客的年龄，输出游客的年龄和门票价格。
#Example3.3.py

price = 40
age = int(input('age = '))
if age >= 60 or age <= 12:									#①
price //= 2											#②

print('您的年龄为{}岁,票价为￥{}元.'.format(age,price))
【运行结果一】
age = 20↙
您的年龄为20岁,票价为￥40元.
【运行结果二】
age = 10↙
您的年龄为10岁,票价为￥20元.
【运行结果三】
age = 60↙
您的年龄为60岁,票价为￥40元.
 说明：	
 or为逻辑或运算，两侧有一个表达式的值为True时，逻辑运算表达式结果为True，见语句①。
 因为price的原价为40，所以计算半价票时用到了“//”整数除法运算符，见语句②。
3.3.2  双分支if-else语句
双分支if-else语句的语法格式如下：


if 条件判断:
	语句块1
else：
	语句块2


双分支if-else语句的流程图如图3.5所示。if语句通过行缩进关系包含语句块1，else语句通过行缩进关系包含语句块2。当条件判断为True时，执行语句块1；当条件判断为False时，则执行else包含的语句块2；if和else语句块具有互斥关系。



图3.5  双分支if-else语句流程图

【实例3.4】使用if-else语句计算圆的周长和面积。
#Example3.4.py

import math 											#①导入math模块

radius = float(input('周长 = '))
if radius > 0:											#②
    perimeter = 2 * math.pi * radius
    area = math.pi * radius ** 2
    print('半径为{:.2f}圆的周长为{:.2f}，面积为{:.2f}'.format(radius, perimeter,area))
else:
    print('半径值必须大于0！')

print('计算完毕')										#③
【运行结果一】
周长 = 3↙
半径为3.00圆的周长为18.85，面积为28.27
计算完毕
【运行结果二】
周长 = -1↙
半径值必须大于0！
计算完毕
 说明：	
 在Python语言中，使用“#”表示单行注释，“#”后面的文字不是代码，见语句①。
 代码注释的作用就是对代码进行解释说明，为日后的阅读或者他人阅读源程序提供方便。
 虽然没有强行规定程序中一定要写注释，但是为程序代码写注释是一个良好的习惯，这会为以后查看代码带来很大方便。并且如果程序交给别人看，他人便可以快速掌握程序的思想与代码的作用。所以养成编写良好的代码格式规范和添加详细的注释习惯，是一个优秀程序员应该具备的素质。
 当radius的值大于0成立时，见语句②，执行if语句包含的语句块；否则执行else语句包含的语句块。
 根据代码行之间的包含关系，语句③既不属于if语句，也不属于else语句，所以不论if-else语句如何执行，它都将执行。
【实例3.5】计算某年的天数。
#Example3.5.py

year = int(input('请输入年份：'))
days = 365
if ( year % 4 == 0 and year %100 != 0 ) or year % 400 == 0: 			#①
    days += 1
    print('{}年为闰年,共{}天.'.format(year,days))
else:
    print('{}年共{}天.'.format(year,days))
【运行结果一】
请输入年份：2019↙
2019年共365天.
【运行结果二】
请输入年份：2000↙
2000年为闰年,共366天.
 说明：	
 判断任意年份是否为闰年，需要满足以下条件中的任意一个：该年份能被4整除同时不能被100整除；或者该年份能被400整除。
 if语句的条件判断表达式使用了逻辑与（and）、逻辑或（or）运算符，因为and运算符的优先级高于or运算符，所以可以不使用小括号，见语句①。
3.4  复杂if语句
3.4.1  if-elif-else语句
当程序的分支数量大于2时，可以使用if-elif-else多分支语句，语法格式如下：


if 条件判断1:
	语句块1
elif 条件判断2:
	语句块2
...
else:
	语句块N


多分支if-elif-else语句的流程图如图3.6所示。elif语句具有同上一条if或elif或else语句的互斥性，还具有条件判断的功能。当if语句条件判断为True时，执行其包含的语句块，跳过剩余的elif和else语句块；当if语句条件判断为False时，如果某个elif语句条件判断为True时，执行其包含的语句块，跳过剩余的elif和else语句块；如果if和所有elif语句条件判断都为False时，则执行else包含的语句块。在if-elif语句后面并不要求必须有else语句块。


图3.6  多分支if-elif-else语句流程图

【实例3.6】将输入的百分制成绩转换为A、B、C、D、E五个等级。
#Example3.6.py

grade = int(input('grade = '))
if grade > 100:
    print('成绩有误！')
elif grade >= 90:
    print('Level A.')
elif grade >= 80:
    print('Level B.')
elif grade >= 70:
    print('Level C.')
elif grade >= 60:
    print('Level D.')
elif grade >= 0:
    print('Level E.')
else:
    print('成绩有误！')
【运行结果一】
grade = 85↙
Level B.
【运行结果二】
grade = -78↙
成绩有误！
 说明：	
 根据题干要求进行分析，本题成绩等级的计算共分为七种情况，所以使用if-elif-else语句实现。
 将输入的百分制成绩从上向下，依次进行if语句的条件判断或elif语句的条件判断，如果某个条件判断语句为True时，则执行其包含的语句块，跳过剩余的elif和else语句块。
 如果if语句和所有的elif语句的条件判断都为False时，则执行else语句块。
 本题的程序流程图如图3.7所示。



图3.7  实例3.6程序流程图
【实例3.7】企业发放的奖金根据利润提成。利润低于等于10万元时，奖金可提10%；利润高于10万元，低于20万元时，低于10万元的部分按10%提成，高于10万元的部分，可提成7.5%；20万到40万之间时，高于20万元的部分，可提成5%；40万到60万之间时高于40万元的部分，可提成3%；60万到100万之间时，高于60万元的部分，可提成1.5%，高于100万元时，超过100万元的部分按1%提成，从键盘输入当月利润，求应发放奖金总数。
#Example3.7.py

profit = float(input('请输入利润:'))
benefit = 0
if profit <= 100000:
    benefit = profit * 0.1
elif profit <= 200000:
    benefit = (profit - 100000) * 0.075 + 10000
elif profit <= 400000:
    benefit = (profit - 200000) * 0.05 + 10000 + 7500
elif profit <= 600000:
    benefit = (profit - 400000) * 0.03 + 10000 + 7500 + 10000
elif profit <= 1000000:
    benefit = (profit - 600000) * 0.015 + 10000 + 7500 + 10000 + 6000
else:
    benefit = (profit - 1000000) * 0.01 + 10000 + 7500 + 10000 + 6000 + 6000

print('该员工获得的奖金为￥{:.2f}元.'.format(benefit))
【运行结果】
请输入利润:750000
该员工获得的奖金为￥35750.00元.
3.4.2  if-else嵌套语句
当有多个分支语句时，也可以使用if-else嵌套语句实现，语法格式如下：


if 条件判断1:
    if 条件判断2:
	语句块1
    else:
	语句块2
else:
    if 条件判断3:
	语句块3
    else:
	语句块4


if-else嵌套语句的流程图如图3.8所示。if语句的嵌套中，else与if的配对的原则是：else总是与同一语法层次中离它最近的尚未配对的if配对。



图3.8  if-else嵌套语句流程图

【实例3.8】从键盘输入三个整数值，输出最大值。
#Example3.8.py

num1 = int(input('num1 = '))
num2 = int(input('num2 = '))
num3 = int(input('num3 = '))
if num1 >= num2:
    if num1 >= num3:
        max = num1
    else:
        max = num3
else:
    if num2 >= num3:
        max = num2
    else:
        max = num3
print('{},{},{}的最大值为{}.'.format(num1,num2,num3,max))
【运行结果】
num1 = 3↙
num2 = 5↙
num3 = 4↙
3,5,4的最大值为5.
 说明：	
 从else去找它前面的if配对，不能用if来找else配对。
 配对的if-else语句必须是同一语法层次的，不能出现在不同的层次里。
 必须是离else最近的那个if，不要越级。
 找到的这个if必须是没有和其他的else配对的，不能抢其他else的。
【实例3.9】从键盘输入三个整数，请把这三个数由小到大输出。
#Example3.9.py

x,y,z = eval(input('请输入三个整数：'))							#①
if x > y:
    if y > z:
        print('从小到大排序结果为{},{},{}'.format(z,y,x))
    elif x > z:
        print('从小到大排序结果为{},{},{}'.format(y,z,x))
    else:
        print('从小到大排序结果为{},{},{}'.format(y,x,z))
else:
    if x > z:
        print('从小到大排序结果为{},{},{}'.format(z,x,y))
    elif y > z:
        print('从小到大排序结果为{},{},{}'.format(x,z,y))
    else:
        print('从小到大排序结果为{},{},{}'.format(x,y,z))
【运行结果】
请输入三个整数：4,5,3↙
从小到大排序结果为3,4,5
 说明：	
 本题中从键盘通过执行input()函数输入“4,5,3”字符串。eval()函数将字符串“4,5,3”的值，依次赋值给“x,y,z”，使得x=4，y=5，z=3，而且x、y、z变量均为整数类型。见语句①。
 本题中if-else语句块中分别嵌套了if-elif-else语句。
3.5  本 章 小 结
结构化程序设计的三种基本结构是：顺序结构、选择结构和循环结构。顺序结构的程序是一条语句接一条语句顺序地往下执行。选择结构表示程序的处理步骤出现了分支，它需要根据某一特定的条件选择其中的一个分支执行。循环结构表示程序反复执行某个或某些操作，直到某条件为假（或为真）时才可终止循环。
在Python语言中分为单分支、双分支和多分支选择结构。只使用if语句可以实现单分支结构，使用if-else语句可以实现双分支结构，使用if-elif-else语句或if-else嵌套语句可以实现多分支结构。
3.6  习    题
一、单项选择题
1. 以下不属于结构化程序设计的三种基本结构是（    ）。
A. 顺序结构								B. 选择结构
C. 逻辑结构								D. 循环结构
2. 在Python语言中，逻辑“真”值等价于（    ）。
A. 大于零的数		B. 大于零的整数		
C. 非零的数			D. 非零的整数
3. 在if嵌套语句中，为避免else匹配错误，规定else总是与（    ）组成配对关系。
A. 最近的if								B. 在其之前未配对的if
C. 在其之前尚未配对的最近的if			D. 同一行的if
4. 关于分支结构，以下选项中描述不正确的是（    ）。
A. if语句中语句块执行与否依赖于条件判断
B. if语句中条件部分可以使用任何能够产生True和False的语句和函数
C. 二分支结构有一种紧凑形式，使用保留字if和elif实现
D. 多分支结构用于设置多个判断条件以及对应的多条执行路径
5. 以下关于Python的控制结构，错误的是（    ）。
A. 每个if条件后要使用冒号“：”
B. 在Python中，没有switch-case语句
C. Python中的pass是空语句，一般用作占位语句
D. elif可以单独使用
6. 以下关于程序控制结构描述错误的是（    ）。
A. 单分支结构是用if保留字判断满足一个条件，就执行相应的处理代码
B. 二分支结构是用if-else根据条件的真假，执行两种处理代码
C. 多分支结构是用if-elif-else处理多种可能的情况
D. 在Python的程序流程图中可以用处理框表示计算的输出结果
7. 关于Python的分支结构，以下选项中描述错误的是（    ）。
A. 分支结构使用if保留字
B. Python中if-else语句用来形成二分支结构
C. Python中if-elif-else语句描述多分支结构
D. 分支结构可以向已经执行过的语句部分跳转
8. 下面程序执行后，a、b、c值是（    ）。

a = 1
b = 2
c = 3
if a>b:
    c=a
    a=b
b=c

A. a=1, b=3, c=3						B. a=1, b=1, c=3
C. a=2, b=3, c=3						D. a=2, b=2, c=3
9.  Python语言中，if语句的条件判断表达式的值叙述正确的是（    ）。
A. 必须是逻辑值							B. 必须是整数值
C. 必须是正数							D. 可以是任意合法的数值
10. 以下程序的输出结果是（    ）。

t = 'Python'
print(t if t>='python' else 'None')

A. Python			B. python
C. t							D. None
11．以下程序的输出结果是（    ）。

a = 30
b = 1
if a >=10:
    a = 20
elif a>=20:
    a = 30
elif a>=30:
    b = a
else:
    b = 0
print('a={}, b={}'.format(a,b))

A. a=30, b=1								B. a=30, b=30
C. a=20, b=20							D. a=20, b=1
二、判断题
1. if和else语句必须成对出现。（    ）
2. Python里每一行语句后必须用分号来结束。（    ）
3. Python使用“#”号来标示单行注释。（    ）
4. 变量名在引用前必须赋值。（    ）
5. Python中在语句块周围采用缩进形式将语句分组。（    ）
三、程序填空题
1. 以下程序的功能是：输入一个整数，如果输入的整数大于等于100，输出显示该数大于等于100。否则输出显示该数小于100。请填空。

num = int(input('num = '))
if ________________:
    print('{}的值大于等于100'.format(num))
else:
    print('{}的值小于100'.format(num))

2. 以下程序的功能是：已知计算三角形面积的公式为：area = sqrt(s*(s-a)*(s-b)*(s-c))，其中s=(a+b+c)/2。公式中a、b和c分别为三角形的三条边。编写程序判断三边能否构成三角形。如果能构成三角形求该三角形的面积，否则输出“无法构成三角形”。

import math
a,b,c = eval(input('请输入三角形三条边的值：'))
if "________________"
    s = (a + b + c) / 2
    area = math.sqrt( s * (s - a) * (s - b) * (s - c) )
    print(area)
else:
    print('无法构成三角形')

四、编程题
1. 输入两个整数，输出其中较大的数。
2. 输入一个正整数，判断该数是否既是5又是7的倍数。若是，输出“yes”；若否，输出“no”。
3. 输入整型变量x的值：当x<1时，y=x；当1<=x<10时，y=2x-1；当x>=10时，y=3x+11；最后输出y的值。
4. 用if语句实现：输入一个字符，判断该字符是数字、英文字母还是其他字符。
5. 输入两个数和一个符号。如果该符号为‘+’，则输出两个数的和。如果该符号为‘－’，则输出两个数的差。如果该符号为‘*’，则输出两个数的积。如果该符号为‘/’，则输出两个数的除。
6. 人体指数BMI的计算为：BMI＝体重（kg）/（身高*身高）（m）。下面是BMI对应的国际标准指数与国内标准指数，请实现用户输入身高、体重，输出二者对应的指数值。

分类
国际BMI值（kg/m2）
国内BMI值（kg/m2）
偏瘦
<18.5
<18.5
正常
18.5~25
18.5~24
偏胖
25.1~29.9
24.1~27.9
肥胖
≥30
≥28

7. 要求输入某年某月某日，求判断输入日期是当年中的第几天？
                       

??

??

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Python从入门到实践案例教程

  

  

选 择 结 构