007 與小卡特一起學 Python 第 7 章 判斷再判斷

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第 7 章　判斷再判斷

在前幾章中，我們已經看到了程式的一些基本構成模組。現在可以利用輸入、處理和輸出建立一個程式了。我們甚至還可以通過使用 GUI 讓輸入和輸出更有意思一些。我們可以把輸入賦給一個變數，以便以後使用，還可以使用一些數學運算來進行處理。現在來看可以通過哪些方法對程式的工作進行控制。

如果一個程式每次都做同樣的事情，這會有些枯燥，而且用處不大。程式要能夠決定接下來做什麼。我們已經掌握了一些處理技術，下面再來補充另外一些決策（decision-making）技術。

 

7.1　測試，測試

程式需要能夠根據輸入做不同的事情。下面給出幾個例子：

·    如果 Tim 給出的答案正確，就為他加 1 分；

·    如果 Jane 擊中外星人，就發出爆炸聲；

·    如果檔沒找到，就顯示錯誤消息。

決策時，程式要做出檢查（完成一個測試），查看某個條件是否為真。在上面的第一個例子中，這個條件就是“答案正確”。

Python 完成測試的方法很有限，而且每個測試只有兩個可能的答案：真（true）或者假（false）。

Python 在測試時可能會問下面這些問題。

·    這兩個東西相等嗎？

·    其中一個是不是小於另一個？

·    其中一個是不是大於另一個？

不過等一下，剛才說過第一個例子的測試條件是“答案正確”，但是這不屬於我們能做的測試，至少不能直接測試。這說明，我們需要用一種 Python 能理解的方式來描述測試。

想要知道 Tim 的答案是否正確時，我們需要知道正確的答案是什麼，還要知道 Tim 的答案。可以寫成這種形式：

如果 Tim 的答案是正確的，這兩個變數就是相等的，所以條件（condition）為真（true）。如果他的答案不正確，這兩個變數就不相等，條件則為假（false）。

術語箱

完成測試並根據結果做出判斷稱為分支（branching）。程式根據測試的結果來決定走哪條路，或者沿哪個分支執行。

Python 使用關鍵字 if 來測試條件，如下：

術語箱

代碼塊（block）是一行或放在一起的多行代碼。它們都與程式的某個部分相關（比如一個 if 語句）。在 Python 中，通過將塊中的代碼行縮進來構成代碼塊。

if 行末尾的冒號告訴 Python 下面將是一個指令塊。這個塊包括從前面的 if 行以下直到下一個不縮進的代碼行之間的所有縮進代碼行。

術語箱

縮進（indenting）是指一個代碼行稍稍靠右一點。它不是從最左端開始，而是前面有一些空格，所以會從距左邊界幾個字元之後開始。

如果條件為真，就會完成之後代碼塊中的所有工作。在前面的小例子中，第 2 行和第 3 行構成了第 1 行中 if 的相應語句塊。

現在來討論縮進和代碼塊。

 

7.2　縮進

有些語言中，縮進只是一個風格問題，不論你喜歡還是不喜歡，都可以縮進。不過，在 Python 中，編寫代碼時縮進是必不可少的一部分。縮進會告訴 Python 代碼塊從哪裡開始，到哪裡結束。

Python 中的一些語句（如 if 語句）需要一個代碼塊來告訴它們要做什麼。對於 if 語句，代碼塊會告訴 Python 如果條件為真時做什麼。

將代碼塊縮進多遠並不重要，只要保證整個代碼塊縮進的程度是一樣的。Python 中有一個慣例：總是將代碼塊縮進 4 個空格。在你的程式中最好也採用這種風格。

術語箱

慣例（convention）就是大多數人都採用的做法。

 

7.3　是不是有問題

if 語句中真的有兩個等號嗎（if timsAnswer == correctAnswer）？沒錯，確實是這樣，下面來告訴你這是為什麼。

人們通常這麼說，“5 加 4 等於 9”，另外會這麼問“5 加 4 等於 9 嗎？”。前一個是陳述句（statement）；另一個是疑問句（question）。

在 Python 中，也同樣有陳述句（或語句）以及疑問句（或問題）。語句可能將值賦給一個變數。問題可能查看變數是否等於某個值。前者是在做某種設置（賦值或設置為相等），後者在做某種檢查或測試（是否相等，對還是錯），所以 Python 使用了兩種不同的符號。

我們已經看到，等號（=）用來設置變數或賦值。下面再給出幾個例子：

correctAnswer = 5 + 3

temperature = 35

name = "Bill"

 

要測試兩個東西是否相等，Python 使用了一個雙等號（==），如下：

if myAnswer == correctAnswer:

if temperature == 40:

if name == "Fred":

 

切記！

混淆 = 和 == 是程式設計中最常見的錯誤之一。很多語言（而不只是 Python）都使用了這兩個符號，另外每天 都有很多程式師用錯這兩個符號。

當心！

測試或檢查也稱為比較。雙等號稱為一個比較操作符。應該記得，我們在第 3 章討論過操作符。操作符就是會對兩邊的值進行操作的一個特殊符號。在這裡，操作就是測試兩個值是否相等。

 

7.4　其他類型的測試

很幸運，其他比較操作符更容易記：小於（<）、大於（>）和不等於（!=）。（還可以使用 <> 表示不等於，不過大多數人都用 !=。）還可以把 > 或 < 與 = 結合起來表示大於或等於（>=）以及小於或等於（<=）。數學課上你可能已經見過這樣一些符號。

不等於

在 Python 3 中，不再支持 <> 形式的不等於，只能使用 != 來表示不等於。

還可以把兩個大於和小於操作符“串”在一起完成一個範圍測試，比如：

if 8 < age < 12:

 

這會檢查變數 age 的值是否介於（但不包含）8 和 12 之間。如果 age 等於 9、10 或 11（或者 8.1 或 11.6 等），這就會是 true。如果希望包含年齡為 8 和 12 的情況，可以這樣做：

if 8 <= age <= 12:

 

術語箱

比較操作符（comparison operator）也稱為關係操作符（relational operator），因為它們要測試兩邊值的關係（relation）：相等還是不相等，大於還是小於。比較也稱為條件測試（conditional test）或邏輯測試（logical test）。在程式設計中，邏輯（logical）就是指某個結論的答案是真還是假。

代碼清單 7-1 顯示了一個使用比較的示例程式。先在 IDLE 編輯器中創建一個新檔，鍵入這個程式並保存，把它命名為 compare.py。然後運行這個程式。試著用不同的數運行多次。可以試試不同的情況，比如第一個數較大、第一個數較小，以及兩個數相等，看看會得到什麼結果。

代碼清單 7-1　使用比較操作符

 

7.5　如果測試為假會怎麼樣

我們已經看到了，如果測試的結果為真，Python 會做些什麼。不過，如果測試為假，Python 又會做一些什麼呢？在 Python 中，有以下 3 種可能。

·    做另一個測試。如果第一個測試結果為假，可以利用關鍵字 elif（這是 else if 的簡寫）讓 Python 再做另一個測試，例如：

·       if answer >= 10:

·           print "You got at least 10!"

·       elif answer >= 5:

·           print "You got at least 5!"

·       elif answer >= 3:

·           print "You got at least 3!"

·        

在 if 後面，elif 語句你想要有多少就可以有多少。

·    如果所有其他測試結果都是假，做其他工作。這要利用 else 關鍵字完成。它總是在最後出現，也就是完成 if 和所有 elif 語句之後。

·       if answer >= 10:

·           print "You got at least 10!"

·       elif answer >= 5:

·           print "You got at least 5!"

·       elif answer >= 3:

·           print "You got at least 3!"

·       else:

·           print "You got less than 3."

·        

·    繼續。如果 if 塊後面沒有放任何其他東西，程式會繼續執行下一行代碼（如果有的話），或者會結束（如果再沒有更多代碼）。

試著用上面的代碼建立一個程式，在最開始增加一行代碼輸入一個數：

answer = float(raw_input ("Enter a number from 1 to 15"))

 

記住要保存這個檔（這一次由你來選擇檔案名），再運行這個程式。用不同的輸入多試幾次，看看會得到什麼結果。

 7.6　測試多個條件

如果想要測試好幾件事情該怎麼辦？假設你要為 8 歲以上的人創建一個遊戲，另外你希望玩家至少上三年級。這就要滿足兩個條件。下面是測試這兩個條件的一種方法：

age = float(raw_input("Enter your age: "))

grade = int(raw_input("Enter your grade: "))

if age >= 8:

    if grade >= 3:

        print "You can play this game."

else:

    print "Sorry, you can't play the game."

 

注意第一個 print 行縮進 8 個空格，而不只是 4 個空格。這是因為每個 if 都需要自己的代碼塊，所以都要縮進 4 個空格。

提示

記住，如果你使用 Python 3 的話，需要將 raw_input() 替換為 input()，調用 print 時也需要加上括弧，像這樣：

 

print("You can play this game.")

 

7.7　使用 and

上面最後這個例子可以達到目的。不過還有一種更簡便的方法來做同樣的事情。可以像下面這樣結合兩個條件：

我們使用 and 關鍵字來結合這兩個條件。and 表示兩個條件都必須為真才能執行下面的代碼塊。

可以用 and 把兩個以上的條件放在一起：

age = float(raw_input("Enter your age: "))

grade = int(raw_input("Enter your grade: "))

color = raw_input("Enter your favorite color: ")

if age >= 8 and grade >= 3 and color == "green":

    print "You are allowed to play this game."

else:

    print "Sorry, you can't play the game."

 

如果有兩個以上的條件，所有條件都必須為真，這個 if 語句才能為真。

還有其他方法來結合多個條件。

 7.8　使用 or

or 關鍵字也是用來把多個條件放在一起。如果使用 or，只要任意一個條件為真，就會執行代碼塊。

color = raw_input("Enter your favorite color: ")

if color == "red" or color == "blue" or color == "green":

    print "You are allowed to play this game."

else:

    print "Sorry, you can't play the game."

 

 

7.9　使用 not

還可以用 not 把比較倒過來，表示相反的邏輯。

color = raw_input("Enter your favorite color: ")

if color == "red" or color == "blue" or color == "green":

    print "You are allowed to play this game."

else:

    print "Sorry, you can't play the game."

 

這行代碼

if not (age < 8):

 

與這行代碼：

if age >= 8:

 

兩者的含義是一樣的。在這兩種情況下，如果年齡是 8 歲或者超過 8 歲就會執行代碼塊，如果年齡小於 8 就不會執行。

第 4 章中，我們見過諸如 +、-、* 和 / 等數學運算子。在本章中，我們瞭解了比較操作符 <、>、== 等。and、or 和 not 關鍵字也是操作符。它們被稱為邏輯操作符（logical operator）。這些操作符用來修改比較，可以結合兩個或多個比較（and 和 or），或者取反（not）。

表 7-1 列出了目前為止我們討論過的所有操作符。

表 7-1　數學和比較操作符列表

操作符	名字	作用
數學運算子
=	賦值	將一個值賦至一個名（變數）
+	加	兩個數相加。這個操作符也可以用來連接字串
-	減	兩個數相減
+=	自增	將一個數增 1
-=	自減	將一個數減 1
\*	乘	兩個數相乘
/	除	兩個數相除。如果兩個數都是整數，結果只是整數商而沒有餘數
%	取餘	得到兩個數整除的餘數
\*\*	求冪	將一個數自乘得到冪。這個數以及冪可以是整數或浮點數
比較操作符
==	相等	檢查兩個東西是否相等
	小於	檢查第一個數是否小於第二個數
>	大於	檢查第一個數是否大於第二個數
>	小於或等於	檢查第一個數是否小於或等於第二個數
>=	大於或等於	檢查第一個數是否大於或等於第二個數
!=	不等於	檢查兩個東西是否不相等（這兩個操作符都可以使用）
>

你可能想在這一頁上夾個書簽，這樣下次就能很容易地查閱這個表了。

你學到了什麼

在這一章，你學到了以下內容。

·    比較測試和關係操作符。

·    縮進和代碼塊。

·    使用 and 和 or 結合測試。

·    使用 not 來進行反向測試。

測試題

1. 運行這個程式會得到什麼輸出：

my_number = 7

if my_number < 20:

    print 'Under 20'

else:

    print '20 or over'

 

2. 基於第一個問題中的程式，如果把 my_number 改為 25，輸出會是什麼？

3. 要檢查一個數是否大於 30 但小於或等於 40，要用哪種 if 語句？

4. 要檢查使用者輸入的字母“Q”是大寫還是小寫，要使用哪種 if 語句？

動手試一試

1. 一家商場在降價促銷。如果購買金額低於或等於 10 元，會給 10% 的折扣，如果購買金額大於 10 元，會給 20% 的折扣。編寫一個程式，詢問購買價格，再顯示折扣（10% 或 20%）和最終價格。

2. 一個足球隊在尋找年齡在 10 到 12 歲之間的小女孩加入。編寫一個程式，詢問使用者的年齡和性別（m 表示男性，f 表示女性）。顯示一條消息指出這個人是否可以加入球隊。

額外提示：要合理地建立程式，如果使用者不是女孩就不必詢問年齡。

3. 你在長途旅行，剛到一個加油站，距下一個加油站還有 200 km。編寫一個程式確定是不是需要在這裡加油，還是可以等到下一個加油站再加油。

這個程式應當問下面幾個問題。

·    你的油箱有多大（單位是升）？

·    油箱有多滿（按百分比，例如，半滿就是 50%）？

·    你的汽車每升油可以走多遠（km）？

輸出應該像這樣：

Size of tank:  60

percent full:  40

km per liter:  10

You can go another 240 km

The next gas station is 200 km away

You can wait for the next station.

 

或

Size of tank:  60

percent full:  30

km per liter:  8

You can go another 144 km

The next gas station is 200 km away

Get gas now!

 

額外提示：程式中包含一個 5 升的緩衝區，以防油表不准。

4. 建立一個程式，使用者必須輸入密碼才能使用這個程式。你當然知道密碼（因為它會寫在你的代碼中）。不過，你的朋友要得到這個密碼就必須問你或者直接猜，也可以學習足夠的 Python 知識查看代碼來找出密碼！

對程式沒什麼要求，可以是你已經編寫的程式，也可以是一個非常簡單的程式，只在使用者輸入正確的口令時顯示一條“You're in!”之類的消息。