第5章〓程序结构： 选择执行
条件选择语句是判断某个条件是否成立，然后选择执行程序中的某些语句块。与顺序结构比较，选择语句使程序不再完全按照语句的先后顺序执行，而是根据某种条件是否成立来决定执行的路径，它体现了程序具有逻辑判断的基本智能。

5.1选择——条件执行语句

1. 单条件选择结构语法

单条件选择语句的语法如下： 



1if条件表达式:# 条件表达式只允许用关系运算符"=="；不允许用赋值运算符"="
2语句块# 如果条件表达式为True，则执行语句块，执行完后结束if语句



2.  双条件选择结构语法

双条件选择语句结构如图51所示，双条件选择语句的语法如下： 



1if条件表达式:# 条件表达式只允许用关系运算符"=="；不允许用赋值运算符"="
2语句块1# 如果条件表达式为True，则执行语句块1，执行完后结束if语句
3else：# 否则
4语句块2# 如果条件表达式为False，则执行语句块2，执行完后结束if语句





图51双条件选择语句结构



在if语句中，保留字if可以理解为“如果”； 条件表达式往往采用关系表达式(如x>=60)，条件表达式的值只能是True(T)或者False(F)； 语句结尾的冒号(：)可以理解为“则”； 保留字else可以理解为“否则”。

注意： if语句的冒号(：)不可省略，if语句块可以有多行，但是if语句块内部必须缩进4个空格，并且保持垂直对齐。


3.  条件选择语句执行方法

(1) 无论条件表达式的值为真(True)还是假(False)，一次只能执行一个分支的语句块。简单地说，程序不能同时执行语句块1和语句块2。

(2) 无论执行哪一个语句块，都必须能脱离选择结构。

【例51】双条件选择语句说明如图52所示。



图52双条件选择语句说明


案例分析： Python根据条件表达式的值为True还是False，来决定怎样执行if语句中的代码。如果条件表达式的值为True，Python就执行if后的语句块1； 如果条件表达式的值为False，Python将忽略语句块1，选择执行else后的语句块2。程序如下： 



1x = 80# 变量赋值
2if x >= 60:# 如果条件表达式x>= 60为真，则执行语句3
3print('成绩及格')# 执行完本语句后，结束if语句(不执行语句4~5)
4else:# 否则，执行语句5(x>= 60为假时，跳过语句3)
5print('成绩不及格')# 执行完本语句后，结束if语句
>>>
成绩及格# 程序输出



双条件选择程序结构适用于二选一的应用场景，两个语句块中总有一个语句块会被执行。如果有多种选择的要求，应当采用多条件选择语句结构。

4.  多条件选择结构语法

当条件选择有多个项目时，可以使用多条件选择语句ifelif。语句elif是else if的缩写，语句结构如图53和图54所示，多条件选择的语法如下： 



1if条件表达式1:# 判断条件1
2语句块1# 条件1为True，则执行语句块1，执行完后结束if-elif语句
3elif条件表达式2:# 条件1不满足时，继续判断条件2
4语句块2# 条件2为True，则执行语句块2，执行完后结束if-elif语句
5elif条件表达式3:# 条件2也不满足时，继续判断条件3
6语句块3# 条件3为True，则执行语句块3，执行完后结束if-elif语句
7else:# 条件1、2、3都不满足时(注意，此处没有条件表达式)
8语句块4# 执行语句块4，执行完后结束if-elif语句




5.  条件选择语句注意问题

(1) if、elif都需要写条件表达式，但是else不需要写条件表达式。

(2) else、elif需要与if一起使用。

(3) if、elif、else行尾都有英文冒号(:)。

(4) 选择语句if从上往下判断，当表达式为True时，将该条件选择对应的语句块执行完后，忽略掉剩下的elif和else语句块，结束if语句，即一次只执行一个分支。



图53多条件选择语句结构




图54多条件选择语句案例




(5) 多条件语句要多注意条件之间的包含关系，以及变量取值的变化范围。

【例52】用多条件选择语句实现“石头—剪刀—布”游戏，程序如下： 



1import random#  导入标准模块
2
3player = int(input('【1=石头，2=剪刀，3=布】请出拳：'))#  玩家输入1~3的整数
4computer = random.randint(1, 3)#  程序生成1~3的随机数
5if ((player == 1 and computer == 2) or#  如果玩家为1，程序为2
6(player == 2 and computer == 3) or#  或者玩家为2，程序为3
7(player == 3 and computer == 1)):#  或者玩家为3，程序为1
8print('你赢了，好厉害啊!')#  打印玩家胜利
9elif player == computer:#  否则，玩家与程序相同时
10print('欧耶!平局，再来一盘!')#  打印平局
11else:#  否则
12print('哦豁，你输了，还玩吗？')#  打印玩家输

>>>
【1=石头，2=剪刀，3=布】请出拳：1#  程序输出
你赢了，好厉害啊!



注意： 函数input()返回值为字符串，需要用int()函数将其转换为整数。

5.2选择——三元条件选择

1. 三元条件选择语法

三元运算是有3个操作数(左值、条件表达式值、右值)的程序语句。在简单条件判断程序中，经常采用三元运算进行条件赋值，三元条件选择语法如下： 



1
a =左值 if 条件表达式 else 右值



如图55所示，三元条件选择语句中，首先进行条件判断，条件表达式的值为真(True)时，将左值赋给变量； 条件表达式的值为假(False)时，将右值赋给变量。




图55双条件选择与三元条件选择语句的比较


三元条件选择是单行语句，不是语句块； 且语句行尾没有冒号，下一行语句无须缩进。

2. 三元条件选择程序设计

三元条件选择语句可以将双条件选择语句简化为一行，这方便了某些特殊应用。

【例53】双条件选择语句。



1x=520; y=1314
2if x < y:
3small = x
4else:
5small = y
6print('值小的数是：', small)
>>>
值小的数是： 520



【例54】三元条件选择语句。



1x=520; y=1314
2small = x if x < y else y
3print('值小的数是：', small)
>>>
值小的数是： 520



【例55】用三元条件选择判断奇数和偶数，程序如下： 



1num = int(input('请输入一个整数：'))
2result = '偶数' if num % 2 == 0 else '奇数'#  用三元运算判断奇数和偶数
3print('您输入的是：', result)
>>>
请输入一个整数：28#  程序输出
您输入的是： 偶数



案例4： 双条件选择——一元二次方程求根

1. 一元二次方程求根方法

一元二次方程求根的方法很多，最常用的是公式法。一元二次方程都可以化为ax2+bx+c=0(a≠0)的形式，其中x2是二次项，a是二次项系数； bx是一次项，b是一次项系数； c是常数项。它的求根公式如下： 


x=-b±b2-4ac2a（51）


其中b2-4ac称为一元二次方程根的判别式，用符号Δ表示。当Δ<0时，方程没有实数根(实数范围内无解)； 当Δ=0时，方程有两个相等的实数根，它们是x=-b/(2a)； 当Δ>0时，方程有两个不等的实数根，这时只要把方程的三个系数代入公式（51）计算即可。

2. 程序设计： 用公式法求解一元二次方程

【例56】对方程44x2+123x-54=0求根。

案例分析： 对一元二次方程编程求根时，需要考虑以下问题。

(1) 代数式求解需要将代数式转换成程序规定的算术表达式，转换方法可以参考表23。

(2) 方程求根需要对有无实数根进行判断，因此需要用到if条件选择语句。

(3) 解一元二次方程需要进行开方运算，因此需要导入math数学模块。

案例实现程序如下： 



1import math# 导入标准模块
2
3print('请输入方程a*x**2+b*x+c=0的系数：')#  打印提示信息
4a = float(input('二次项系数a = '))# 将输入字符串转换为浮点数
5b = float(input('一次项系数b = '))
6c = float(input('常数项c = '))
7delta = b*b-4*a*c# 计算方程判别式delta
8if delta <0:# 如果判别式delta小于0
9print('方程无解')#  打印输出信息
10exit()# 函数exit()为退出程序
11else:#  否则
12root1 = (-b+math.sqrt(delta))/(2*a)# 计算方程根1
13root2 = (-b-math.sqrt(delta))/(2*a)# 计算方程根2
14print(f'x1={root1:.2f}x2={root2:.2f}')#  “f”为格式化输出，“:.2f”为保留2位
# 小数

>>>
请输入方程a*x**2+b*x+c=0的系数：# 程序输出
二次项系数a = 44
一次项系数b = 123
常数项c = -54
x1=0.39x2=-3.18




程序第14行，打印语句中，参数f为格式化，花括号“{ }”中root为变量名，冒号为分隔符，参数“.2f”为保留2位小数。具体语法参见4.4节。

3.  程序设计： 用符号计算求解一元二次方程

【例57】用符号计算对一元二次方程ax2+bx-c=0求根，程序如下： 



1import sympy# 导入第三方包
2
3print('请输入方程a*x**2+b*x+c=0的系数：')
4a = float(input('输入二次项系数a = '))# 输入方程系数
5b = float(input('输入一次项系数b = '))
6c = float(input('输入常数项c = '))
7x = sympy.symbols('x')#  定义符号x
8equation = sympy.Eq(a*x**2 + b*x + c, 0)# 构造方程
9root = sympy.solve(equation, x)# 求解方程
10print(f'x1= {root［0］}；x2= {root［1］}')#  打印结果

>>>
请输入方程a*x**2+b*x+c=0的系数：# 程序输出
输入二次项系数a = 44
输入一次项系数b = 123
输入常数项c = -54
x1= -3.18123904902659；x2= 0.385784503572045




4. 程序设计： 判断闰年

【例58】输入一个年份数，判断它是否为闰年，程序如下： 



1year = int(input('请输入年份【如2023】：'))
2ifyear % 400 == 0 or year % 4 == 0 and year % 100 != 0:# 符号%为模运算
3print('闰年')
4else:
5print('平年')

>>>
请输入年份【如2023】：2000# 程序输出
闰年




程序单词： delta（德尔塔，Δ)，Eq（等于），equation（方程），exit（退出），float（字符串转浮点数），input（输入），math（数学模块），root（根），year（年）。

5.  编程练习

练习51： 编写和调试例56和例57的程序，掌握if语句的使用方法。

案例5： 多条件选择——BMI指数计算

1.  程序案例： 计算BMI指数

BMI(Body Mass Index，体质指数)是国际上常用于衡量人体健康程度的指标(见表51)，BMI值过高或过低都不利于身体健康。


表51BMI指数参考标准


BMI分类
WHO标准
中国参考标准NAT
相关疾病发病的危险性


体重过低
BMI<18.5
BMI<18.5
低(其他疾病危险性增加)
正常范围
18.5≤BMI<25
18.5≤BMI<24
平均水平
超重
BMI≥25
BMI≥24
增加
肥胖前期
25≤BMI<30
24≤BMI<28
增加
Ⅰ度肥胖
30≤BMI<35
28≤BMI<30
中度增加
Ⅱ度肥胖
35≤BMI<40
30≤BMI<40
严重增加
Ⅲ度肥胖
BMI≥40.0
BMI≥40.0
非常严重增加


BMI指数计算方法为： BMI=体重(kg)/身高2(m)。

【例59】设计程序，根据输入数据，判断BMI指标是否正常。

案例分析： 编程实现BMI指数计算时，需要考虑以下问题： 

(1) 对表51进行简化和分类，使它更适合于程序处理(如多条件选择结构)。用专业术语来讲，就是创建表格形式的数学模型。分类结果如表52所示。


表52适合程序处理的BMI指标分类


BMI指标
WHO标准
NAT标准


BMI<18.5
偏瘦
偏瘦
18.5<=BMI<24
正常
正常
24<=BMI<25
正常
偏胖
25<=BMI<28
偏胖
偏胖
28<=BMI<30
偏胖
肥胖
BMI>30
肥胖
肥胖


(2) 根据表52，利用多条件选择语句进行编程处理。

2.  程序设计： 计算BMI指数

案例实现程序如下： 



1height =(eval(input('请输入您的身高(厘米)：')))/100# 输入数据
2weight =eval(input('请输入您的体重(公斤)：'))# 输入数据
3BMI = weight /((height**2)# 计算BMI值
4print(f'您的BMI指数为：{BMI:.2f}')# 打印指数值(2位小数)
5who = nat = ''# 变量初始化(为空)
6if BMI < 18.5:# BMI指标判断
7who, nat = '偏瘦', '偏瘦'# 指标赋值
8elif 18.5 <= BMI < 24:# 多重判断
9who, nat = '正常', '正常'
10elif 24 <= BMI < 25:
11who, nat = '正常', '偏胖'
12elif 25 <= BMI < 28:
13who, nat = '偏胖', '偏胖'
14elif 28 <= BMI < 30:
15who, nat = '偏胖', '肥胖'
16else:
17who, nat = '肥胖', '肥胖'
18print(f'国际BMI标准：{who}； 国内BMI标准：{nat}')# 打印结论

>>>
请输入您的身高(厘米)：175# 程序输出
请输入您的体重(公斤)：76
您的BMI指数为：24.82
国际BMI标准：正常； 国内BMI标准：偏胖



程序单词： BMI（体质指数），eval（字符转数字），format（格式），height（身高），nat（国内标准值），weight（体重），who（国际标准值）。

3.  编程练习

练习52： 输入三角形三条边的长度，判断能否组成三角形。如果能够组成三角形，判断是普通三角形，还是直角三角形，还是等腰三角形。程序输出如下所示： 



>>>
请输入三角形a边长度：12
请输入三角形b边长度：23
请输入三角形c边长度：45
不能组成三角形