Python电子教案4-1 程序的控制结构

微实例4.3：整数累加。
• 计算1到正整数R的算术和。图4.8分别给出了该计算问题的IPO描述 、流程图描述和Python代码描述。
输入：正整数R 处理：
S=1+2+3+…+R
输出：输出S
程序的基本结构实例
•IPO描述、流程图描述和Python代码描述是解决计算问题的三种描 述方式，细致程度逐步递进。IPO描述主要用于区分程序的输入输出 关系，重点在于结构划分，主要采用自然语言描述。流程图描述侧重 于描述算法的具体流程关系，流程图的结构化关系相比自然语言描述 更进一步，有助于阐述算法的具体操作过程。Python代码描述是最 终的程序产出，最为细致。
身体质量指数BMI
•本实例编写一个根据体重和身高计算BMI值的程序，并同时输出国际 和国内的BMI指标建议值。该问题的IPO描述如下：
输入：身高和体重值 处理：计算BMI值，并根据BMI指标分类找到合适分类 输出：打印指标分类信息
实例代码5.1
实例代码5.1
程序执行后的效果如下：
身体质量指数BMI
•该问题的IPO描述如下： 输入：接收外部输入PM2.5值 处理： if PM2.5值 >= 75，打印空气污染警告 if 35 <= PM2.5值 < 75，打印空气污染警告 if PM2.5值 < 35，打印空气质量优，建议户外运动 输出：打印空气质量提醒
微实例4.4：PM 2.5空气质量提醒（1）
多分支结构: if-elif-else语句
•微实例4.4通过多条独立的if语句对同一个变量PM进行判断，这种情 况更适合多分支结构，改造后的代码如下：
实例5: 身体质量指数BMI
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身体质量指数BMI
•
身体质量指数BMI
•BMI值可以“客观的”衡量个人的肥胖程度或者说健康程度。世界卫 生组织（WHO）根据对全球人口体重的统计认为，BMI值低于18.5 kg/m2时属于“过轻”，表明个体可能营养不良或者饮食无法保障； BMI值高于25 kg/m2时属于“过重”。
•Python中if-else语句用来形成二分支结构，语法格式如下： if <条件>: <语句块1> else: <语句块2>
二分支结构: if-else语句
•<语句块1>是在if条件满足后执行的一个或多个语句序列，<语句块 2>是if条件不满足后执行的语句序列。 •二分支语句用于区分<条件>的两种可能True或者False，分别形成执 行路径。
第4章程序的控制结构
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程序的基本结构
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程序流程图
•程序流程图用一系列图形、流程线和文字说明描述程序的基本操作 和控制流程，它是程序分析和过程描述的最基本方式
程序流程图
•起止框表示一个程序的开始和结束； •判断框判断一个条件是否成立，根据判断结果选择不同的执行路径 •处理框表示一组处理过程； •输入输出框表示数据输入或结果输出；
单分支结构: if语句
•if语句中<语句块>执行与否依赖于条件判断。但无论什么情况，控 制都会转到if语句后与该语句同级别的下一条语句。 •if语句中<条件>部分可以使用任何能够产生True或False的语句或函 数。形成判断条件最常见的方式是采用关系操作符。
单分支结构: if语句
•Python语言共有6个关系操作符，见表4.1所示。
程序的分支结构
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单分支结构: if语句
•Python中if语句的语法格式如下： if <条件>: <语句块>
•<语句块>是if条件满足后执行的一个或多个语句序列，<语句块>中 语句通过与if所在行形成缩进表达包含关系。
单分支结构: if语句
•If语句首先评估<条件>的结果值，如果结果为True，则执行<语句块 >里的语句序列，然后控制转向程序的下一条语句。如果结果为False ，<语句块>里的语句会被跳过。if语句的控制过程如图4.9所示
微实例4.1：圆面积和周长的计算。
•根据圆的半径计算圆的面积和周长。图4.6分别给出了该问题的IPO 描述、流程图描述和Python代码描述。
输入：圆半径R 处理： 圆面积：S = π*R*R 圆周长：L = 2*π*R 输出：圆面积S、周长L
程序的基本结构实例
•程序的描述方式主要有三类，分别是自然语言、流程图和伪代码。 •自然语言描述方式指使用人类语言直接描述程序，IPO描述是这类的 一种。优点是灵活自然，缺点是比较繁琐，容易出现二义性，一个描 述可以产生多种不同的程序代码。 •流程图描述是程序最直观易懂的表达方式，主要适用于较短算法。 优点是直观、清晰且逻辑确定，缺点是流程图绘制比较繁琐，当程序 较大时流程图会很复杂，反而降低了表达的清晰性。
程序流线以带箭头直线或曲线形式指示程序的执行路径； •连接点将多个流程图连接到一起，常用于将一个较大流程图分割为 若干部分。
程序流程图
程序的基本结构
•顺序结构是程序按照线性顺序依次执行的一种运行方式，如图4.3所 示，其中S1和S2表示一个或一组顺序执行的语句。
微实例4.4：PM 2.5空气质量提醒（1）
•微实例4.4展示了用数字进行条件比较的例子，字符或字符串也可以 用于条件比较。字符串比较本质上是字符串对应的Unicode编码的比 较，因此，字符串的比较按照字典顺序进行。 •例如，英文大写字符对应的Unicode编码比小写字符小。以下是一些 例子：
二分支结构: if-else语句
•Python的if-elif-else描述多分支结构，语句格式如下，如图4.10所 示
if <条件1>: <语句块1>
elif <条件2>: <语句块2>
... else:
<语句块N>
多分支结构: if-elif-else语句
•多分支结构是二分支结构的扩展，这种形式通常用于设置同一个判 断条件的多条执行路径。 •Python依次评估寻找第一个结果为True的条件，执行该条件下的语 句块，同时跳过整个if-elif-else结构，执行后面的语句。如果没有任 何条件成立，else下面的语句块被执行。else子句是可选的。
程序的基本结构实例
•伪代码描述是介于自然语言与编程语言之间的一种算法描述语言。 使用伪代码不用拘泥于具体编程语言，对整个算法运行过程的描述最 接近自然语言。与直接的自然语言描述不同，伪代码在保持程序结构 的情况下描述算法
微实例4.2：实数绝对值的计算
•计算用户给定实数的绝对值。图4.7分别给出了该计算问题的IPO描 述、流程图描述和Python代码描述。
•程序执行后的效果如下：
二分支结构: if-else语句
二分支结构: if-else语句
•二分支结构还有一种更简洁的表达方式，适合通过判断返回特定值 ，语法格式如下：
<表达式1> if <条件> else <表达式2> •其中，<表达式1/2>一般是数字类型或字符串类型的一个值，微实 例4-5可以改造为：
多分支结构: if-elif-else语句
微实例4.4：PM 2.5空气质量提醒（1）
•一个简化版的空气质量标准采用三级模式：0-35为优，35-75为良， 75以上为污染。人们也许不关心PM2.5指数值具体为多少，更关心空 气质量到底怎样。计算机可以通过PM2.5指数分级发布空气质量提醒 。
微实例4.4：PM 2.5空气质量提醒（1）
•实例代码5.1采用了多分支结构对BMI数值按照不同区间范围进行分 类，这种采用if-elif-else分支语句进行程序设计的方式十分常见。尽 管需要同时打印国际和国内两套BMI标准，程序中采用两个if-elifelse语句分别计算两类不同BMI值。这种做法的好处是代码清晰明了 ，容易调试。
实例代码5.2
程序的基本结构
•分支结构是程序根据条件判断结果而选择不同向前执行路径的一种 运行方式。由二分支结构会组合形成多分支结构。
程序的基本结构
•循环结构是程序根据条件判断结果向后反复执行的一种运行方式， 根据循环体触发条件不同，循环结构包括条件循环和遍历循环结构。
程序的基本结构实例
•对于一个计算问题，可以用IPO描述、流程图描述或者直接以 Python代码方式描述。本书仅对这几种描述进行介绍，功能简单的 问题建议大家直接编写Python代码，功能复杂的问题读者可以采用 IPO描述或流程图描述为手段。下面给出3个微实例，通过不同的描述 方法具体解释程序的三种基本结构。