Python从入门到精通——3. 1 分支结构

前言

迄今为止，我们的教程都是顺序结构，也就是一条语句一条语句按照顺序从上到下依次执行。但是在实际的生产活动中，顺序执行并不能满足所有的实际情况，我们需要在某些时候有一定的分支，通过不同的条件来进行不同的操作。这就是分支结构，也是条件控制。

在Python中，条件语句是通过一条或者多条语句的执行结果（True 或者False）作为条件来决定执行的代码块。可以通过下图来简单了解条件语句的执行过程

图片来源：菜鸟教程

if相关语句

条件测试

每条if语句的核心都是一个值为True或False的表达式，这种表达式被称为条件测试。Python正是通过条件测试的值来觉得是否执行if语句中的代码。如果条件测试值为Ture，则执行if语句中的代码；如果为False，就忽略转而执行后面的语句
我们先来介绍一下布尔语句：布尔语句的值就是True或False，当你使用一个表达式来进行判断相等或者不相等这些情况时，将会返回一个布尔值，这些表达式可以看作布尔语句。

单个if语句

检查是否相等

大多数条件测试都是两个表达式的值之间进行比较。最简单的条件测试就是检查变量的值是否与一个特定值是否相等：
直接使用两个等号==表示比较两边是否相等，相等则为True，不相等则为False

注意：这里一定不要写成一个等号了，一个等号是赋值符
Python中检查是否相等是区分大小写的，当==两边的字母相同但是大小写不同时，会被认为两边不相等。如果想要忽略大小写可以使用lower()方法，这样可以把变量的值转换成全小写再进行比较

检查是否不等

判断两个值是否不等，可以使用不等运算符!=（ps：这里的感叹号是英文的）

检查多个条件

有时候你可能会有多个条件，然后你想确定你的变量是否满足这多个条件，这样我们就可以使用and和or

使用and检查多个条件

如果你想让多个条件都要同时满足，才能继续运行if语句内的程序，你就可以使用and，当多个条件同时满足时，表达式的值才为True，只要有一个不满足，值就为False

ps：如果有些表达式很复杂，可以对每个表达式加上括号来增加可读性

使用or检查多个条件

关键词or也可以检查多条件，但是只要满足一个条件，就可以通过条件测试，只有当全部条件都不满足时，整个表达式才为False

if-elif-else语句

以上只是简单的if语句，但是我们的分支结构当然没这么简单，我们一般是利用 if-elif-else语句来实现我们的需求。在Python中，是没有C语言中的else if的，而是用elif进行代替，但是效果都是一样的
这里我们用一个GIF动画来演示分支结构的执行过程：

如果只有两个分支，那么使用if-else语句也就够了

如果是三个分支及以上，那么我们就要使用if-elif-else语句了，这里的elif当然可以有多层，代表带个分支

对于else是可以省略的，有时我们可以利用elif来代替else，可能会让我们的代码逻辑更加清晰

ps：在if-elif-else语句中，我们一般对于其条件设定是没有相交部分的，因为如果有相交部分，代码只会执行第一个满足条件的语句，然后就会直接跳出分支结构，这样后面满足的条件的代码块就会被忽略

可以看到上面的变量对于第一个条件和最后一个条件都满足，但是只执行了第一个条件的代码块，而忽略了最后一个条件的代码块

if语句的嵌套

对于if语句，当然也是可以嵌套的，一般嵌套的用处就是对于一个大范围逐渐判断到一个精确的范围。

嵌套的用处很多，今后遇到了会详细解释

其他用法

确定列表是否为空

对于一个空列表可以当作布尔值来看待，这是有人诟病Python的地方，但是有人也会觉得这样很方便。先举个例子：

可以看到，如果列表为空，那么其可以看作布尔值为False，如果列表中有元素，那么可以看成布尔值为True，这样可以很方便的判断列表是否为空，但是如果你想规范的你的代码，你可以使用内置函数len()来得到列表的长度，从而判断列表是否为空

match……case语句

在Python中是没有C语言的switch……case语句的，但是从Python3.10之后，新增了match……case语句用来进行条件判断，这样就可以不用使用一连串的if-else来进行判断了
match 后的对象会依次与 case 后的内容进行匹配，如果匹配成功，则执行匹配到的表达式，否则直接跳过，_ 可以匹配一切。

对于case _ ：类似于C语言中的default，当其他case都无法匹配时，就将匹配这条，并且永远都可以匹配成功

结束语

以上就是分支结构的全部内容，后续如果有遗漏的将会新出文章进行补充，欢迎在评论区留下你的疑问以及文章遗漏的部分

以下是本章练习题

来源：Python-100-days

[!NOTE] 练习1 英制单位英寸并与公制单位厘米互换
输入一个数据，并确定其单位，然后与另外一个单位进行互换。比如输入的英寸则转换为厘米

value = float(input('请输入长度: '))
unit = input('请输入单位: ')
if unit == 'in' or unit == '英寸':
    print('%f英寸 = %f厘米' % (value, value * 2.54))
elif unit == 'cm' or unit == '厘米':
    print('%f厘米 = %f英寸' % (value, value / 2.54))
else:
    print('请输入有效的单位')

[!NOTE] 练习2 百分制成绩转换为等级制成绩
要求：如果输入的成绩在90分以上（含90分）输出A；80分-90分（不含90分）输出B；70分-80分（不含80分）输出C；60分-70分（不含70分）输出D；60分以下输出E。

score = float(input('请输入成绩: '))
if score >= 90:
    grade = 'A'
elif score >= 80:
    grade = 'B'
elif score >= 70:
    grade = 'C'
elif score >= 60:
    grade = 'D'
else:
    grade = 'E'
print('对应的等级是:', grade)

也可以使用match-case语句，自行核对

[!NOTE] 练习3 输入三条边长，如果能构成三角形就计算周长和面积

判断输入的边长能否构成三角形，如果能则计算出三角形的周长和面积

a = float(input('a = '))
b = float(input('b = '))
c = float(input('c = '))
if a + b > c and a + c > b and b + c > a:
    print('周长: %f' % (a + b + c))
    p = (a + b + c) / 2
    area = (p * (p - a) * (p - b) * (p - c)) ** 0.5
    print('面积: %f' % (area))
else:
    print('不能构成三角形')

说明： 上面使用的通过边长计算三角形面积的公式叫做海伦公式