CHAPTER3

第3章

控 制 语 句

在计算机中，程序执行的方向被称为控制流。最基本的情况下，程序从首条代码开始依次执行，调用函数、方法，使用控制结构，或程序发生异常都能使控制流转向。Python中用于操纵控制流的常用语句有if-elif-else语句、for语句、while语句、break语句、continue等。本章将重点介绍Python常用控制流语句，以及与控制流功能非常类似的、用于异常处理的try-except-else语句。

3.1　条件语句

条件语句通过一个或多个布尔表达式的执行结果（真值或假值）决定下一步的执行方向。所谓布尔表达式，即对某个对象进行布尔运算，产生一个bool值。条件语句的运行逻辑为：如果条件被满足（返回真值），可以做某件事情；如果条件不满足（返回假值），就做另一件事情，或什么也不做。

通过图3-1，可以对条件语句的运行机制作有一个简单的了解。虚线框内是一个选择结

图3-1　条件语句结构

构，此结构中包含一个判断条件和两条执行语句，以及连接各部分的流向线。根据判断条件（布尔表达式）返回值的情况，程序将选择执行语句1或语句2。

在Python中，实现选择结构最普遍的工具是if语句。此外，try语句专门用于异常处理，其内在逻辑也符合选择结构。

3.1.1　if、elif与else

if语句中包含3种条件判断句式，即if、elif和else。其中，if与elif部分都包含判断条件，当判断条件都不成立时，程序才能执行else部分的代码。

if语句最基础的形式是if-else，其基本语法格式如下。

if 条件表达式：

    操作语句1

else：

    操作语句2

if-else语句常用的参数及说明如表3-1所示。

表3-1　if-else语句常用的参数及说明

if-else语句执行时，程序首先判断if部分条件表达式的真假。如果条件表达式返回真值，则执行操作语句1；如果返回假值，则执行操作语句2。

if-else语句的形式很简单，通过条件判断的结果即可决定下一步的执行方向，具有两条分支。以编写一个账户密码登录界面为例，介绍该语句的使用，如代码清单3-1所示。

代码清单3-1　if-else语句实现登录界面

在代码清单3-1中，使用input函数以支持交互式的输入，并在函数括号内插入文字进行了输入提示，增强了登录界面的人性化。在if部分的条件判断式中，使用and运算符进行且运算，只有账户和密码都输入正确才能成功登录，从而增加了安全性。

if-else语句可以缩减为单行形式，其基本语法格式如下。

操作语句1 if 条件表达式 else 操作语句2

if-else语句单行形式语法格式中的参数说明与图3-1一致。如果条件表达式返回的结果为真，则执行if前面的操作语句1，否则执行else后面的操作语句2。

if-else语句使用单行形式的目的主要在于增加代码的简洁性，其基本使用方法如代码清单3-2所示。

代码清单3-2　if-else语句的单行形式

if-else语句有明显的缺陷，即只能实现两条分支。实际工作中需要用到的条件分支数目可能难以想象，扩展if语句的分支需要用到elif句式。elif是“else if”的缩写，即“下一条件是否成立？”。使用elif有简洁、减少过分缩排的效果。将elif代码块放在if和else之间，就组成了if-elif-else语句。理论上，if语句中的elif可以无限多。if-elif-else语句与if-else语句其实是等价的，后者相当于前者中elif个数为0或不执行的情况。由于if-elif-else语句能提供更多条件分支，因此被普遍使用，其基本语法格式如下。

if 条件表达式1：

    操作语句1

elif 条件表达式2：

    操作语句2

else：

    操作语句3

if-elif-else语句语法格式中的参数与表3-1一致。该语句执行时，按照从上到下的顺序，依次检查每个条件表达式返回值的情况，任何一个条件表达式返回真值，就执行该表达式下面的操作语句。若所有条件表达式都返回假值，则执行else下面的操作语句。

if-elif-else语句相对于if-else语句优势明显，可以实现更为复杂的功能。使用if-elif-else语句实现年龄段的判断，如代码清单3-3所示。

代码清单3-3　使用if-elif-else语句实现年龄段的判断

代码清单3-3通过比较运算符实现了年龄段划分，并能区分年龄段界限，避免逻辑出错。正如2.4.1节中所述，input函数将接收的任何数据类型都默认为str，如果不在该代码中插入转换接收数据类型的语句，程序将无法执行。这是因为，接收的年龄数据会被用于和后续的年龄数值比较，而number与str是无法比较的。

需要说明，if语句还有一种形式是if-if-else，这一形式中的if可以有多个，从而实现多分支。与if-elif-else语句相比，差异不仅仅存在于形式上，性能上也同样有区别，使用多个if的效率更低，它实际上是多重if语句。

if语句支持嵌套，即在一个if语句中嵌入另一个if语句，从而构成不同层次的选择结构。嵌套的意义在于实现多层选择结构。使用嵌套对条件语句的功能有升华作用，这与elif是相似的，elif将有限的条件分支扩展，嵌套则提供了建立多层选择结构的工具，两者分别在不同的维度上提升了if语句的功能性。使用嵌套需要以不同的缩进长度划分代码结构的层次，因此嵌套时要特别注意缩进的规范性。

嵌套选择结构具有很广的应用场景，以下给出一个例子。假设系统中存储了5个用户的身份信息，分别是：来自英国的Tom，35岁；来自法国的Frank，35岁；来自德国的Bob，35岁；来自澳大利亚的Washington，51岁；来自南非的Jane，21岁。设计一个程序，询问用户的部分信息，在对方不说出自己名字的情况下识别其身份，如代码清单3-4所示。

代码清单3-4　嵌套if-elif-else语句

从代码清单3-4可以看到，该程序具有两层选择结构。第1层用于询问年龄，程序通过接收的年龄，可以判断输入者是Jane、Washington或其他3个同龄人中的一个；若收到的值不在这5人年龄范围中，则提示输入出错；若收到的值是3个同龄人的岁数，则进入下一层选择结构，即询问国籍；通过询问国籍，程序可以准确报出输入者的信息。

使用if语句时，需要注意以下几点。

1）条件判断语句应尽量简单，若语句复杂则应当将运算先放到一个变量中。

2）Python的条件语句中允许常用的数值比较运算（==，!=，>，>=，<，<=）。

3）Python允许无限次if语句嵌套，但实际编程中如果必须用到3级到4级嵌套，建议考虑用其他方法编写代码，嵌套超过两层会使程序的运行效率大打折扣。