~1~第三章編程邏輯目錄程序流程圖順序結(jié)構(gòu)分支結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)例：編程邏輯應(yīng)用本章習(xí)題-2-編程邏輯編程邏輯：一是順序執(zhí)行；二是條件執(zhí)行；三是循環(huán)執(zhí)行。程序流程圖-3-順序結(jié)構(gòu)程序的順序結(jié)構(gòu)是指程序從上至下按行依次按行執(zhí)行。語法結(jié)構(gòu)：<語句塊1>

...

<語句塊N>在<順序結(jié)構(gòu)的語句塊>中，其中的變量的作用域是自其聲明之后的代碼段-4-分支結(jié)構(gòu)程序有一個(gè)或多個(gè)條件分支，滿足某一條件，則執(zhí)行該條件對(duì)應(yīng)的分支，其他不滿足條件的分支，不予執(zhí)行。語法結(jié)構(gòu)：if<條件1>:#若<條件1>滿足，則執(zhí)行<語句塊1>

<語句塊1>

...

elif<條件i>:#否則，但滿足<條件i>，則執(zhí)行<語句塊i>

<語句塊i>

...

else:#若以上所有條件均不滿足，則執(zhí)行<語句塊n>

<語句塊n>形成判斷條件最常用的方式是采用關(guān)系操作符，包括<、<=、>、>=、==和!=。在實(shí)際編程中，分支結(jié)構(gòu)中的條件個(gè)數(shù)可以是1個(gè)或多個(gè)。注意：符號(hào)=表示賦值，符號(hào)==表示判斷符號(hào)前后兩個(gè)操作數(shù)是否相等。-5-舉例：中國歷史年代表在中國歷史中，隋、唐、五代十國的年代表如下：隋：581-618唐 ：618-907五代十國：907-960給定年份判斷其所處朝代的代碼，主要采用分支結(jié)構(gòu)，其流程如下圖所示-6-歷史朝代判別算法代碼如下：year_str=input("請(qǐng)輸入歷史年份：")year=int(year_str)dynasty=''ifyear<581:dynasty='隋之前朝代'elifyear<618:dynasty='隋朝'elifyear<907:dynasty='唐朝'elifyear<960:dynasty='五代十國'else:dynasty='五代十國之后朝代'print('公元{0}年是{1}'.format(year,dynasty))-7-match和casePython3.10引入了模式匹配的新功能，這是一種類似于其他編程語言中switch-case語句的結(jié)構(gòu)，但功能更強(qiáng)大和靈活。在Python中，這個(gè)特性通過match和case關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)，它根據(jù)對(duì)象的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容來進(jìn)行分支處理。以下是一個(gè)使用模式匹配的示例：defhandle_message(message):

matchmessage:

case{"type":"text","content":text}:

print(f"Textmessage:{text}")

case{"type":"image","content":image_path}:

print(f"Imagemessagewithpath:{image_path}")

case{"type":"video","duration":duration}:

print(f"Videomessageofduration{duration}seconds")

case_:

print("Unknownmessagetype")

message1={"type":"text","content":"HelloWorld"}

message2={"type":"image","content":"/path/to/image.jpg"}

message3={"type":"video","duration":120}

handle_message(message1)

handle_message(message2)

handle_message(message3)-8-循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)是指當(dāng)程序在只有個(gè)別變量變化的情況下，需要反復(fù)執(zhí)行相似邏輯，直到滿足某一個(gè)條件后，退出循環(huán)。在Python語言中，一般有兩種實(shí)現(xiàn)方法：for循環(huán)和while循環(huán)。前者為遍歷循環(huán)，而后者為條件循環(huán)-9-for循環(huán)for循環(huán)是一種遍歷循環(huán)，即遍歷一個(gè)序列中的每一項(xiàng)，迭代執(zhí)行相應(yīng)代碼。這里的序列可理解為其中的元素按某一順序排列成的一個(gè)集合，比如從0到99的自然數(shù)組成的集合。for循環(huán)語法結(jié)構(gòu)：for<循環(huán)變量>in<遍歷集合>:

<語句塊1>

else:#該分支不常用，一般可刪除本句和<語句塊2>

<語句塊2>舉例：foriinrange(1,5):

print(i)函數(shù)說明：range(start,stop[,step])，其中參數(shù)start:計(jì)數(shù)從start開始。默認(rèn)從0開始，如range(5)等價(jià)于range(0，5);stop:計(jì)數(shù)到stop結(jié)束，但不包括stop，如上例。step：步長，默認(rèn)為1，如：range(0,5)等價(jià)于range(0,5,1)-10-while循環(huán)for循環(huán)一般在執(zhí)行前，已知循環(huán)次數(shù)，但當(dāng)不知道循環(huán)次數(shù)時(shí)，可以采用while循環(huán)。while循環(huán)屬于條件循環(huán)，當(dāng)符合while語句中的條件時(shí)，該循環(huán)一直執(zhí)行下去，直至不滿足條件，程序跳出循環(huán)。while循環(huán)語法結(jié)構(gòu)while<條件>:#<條件>同if語句中的條件，結(jié)果為True或False

<語句塊1>

else:#本分支同for循環(huán)中的else分支，一般少用

<語句塊2>while循環(huán)中，當(dāng)<條件>為True時(shí)，循環(huán)執(zhí)行<語句塊1>，當(dāng)<條件>為False時(shí)，循環(huán)終止。當(dāng)while循環(huán)正常執(zhí)行后，程序會(huì)繼續(xù)執(zhí)行else語句中的<語句塊2>，否則，不會(huì)執(zhí)行else語句。<條件>的變化是在<語句塊>中被設(shè)置的。-11-舉例：猜數(shù)字游戲number=62#程序中預(yù)設(shè)一個(gè)答案，供用戶猜

correct=False

#當(dāng)correct=False時(shí)，while循環(huán)繼續(xù)；否則，循環(huán)退出

whilenotcorrect:

guess=int(input('請(qǐng)輸入一個(gè)從0到100范圍內(nèi)整數(shù)：'))

ifguess==number:

print('恭喜你，你猜對(duì)了！')

correct=True;

elifguess<number:

print('猜錯(cuò)了，你猜的數(shù)太小了')

elifguess>number:

print('猜錯(cuò)了，你猜的數(shù)太大了')

print('程序結(jié)束')-12-break語句當(dāng)執(zhí)行程序時(shí)，目前只有不符合for語句中的遍歷條件、或不符合while語句中的條件時(shí)，程序才可跳出循環(huán)。但是，有時(shí)我們希望程序在某些特定的條件下，也允許跳出循環(huán)。為此，在編程語言中一般都會(huì)引入break語句實(shí)現(xiàn)該功能。break語句一般處于for或while循環(huán)<語句塊>中的if條件語句中，其作用是強(qiáng)制跳出循環(huán)，無論循環(huán)條件是否滿足或預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)達(dá)到。break語法結(jié)構(gòu)while<條件1>:

...

if<條件2>:

break

...或者for<循環(huán)變量>in<遍歷集合>:

...

if<條件2>:

break

...舉例：#將所有小寫的英文字母，轉(zhuǎn)化為大寫

whileTrue:

str=input(“請(qǐng)輸入一個(gè)英文字符串：”)

ifstr==‘exit’:#當(dāng)用戶輸入‘exit’字樣，則跳出循環(huán)

break

print(“大寫：”,str.upper())#upper()將小寫字母變?yōu)榇髮懽帜?/p>

print(“程序結(jié)束”)-13-continue語句上述的break語句是強(qiáng)制跳出循環(huán)，但有時(shí)我們只是希望中斷當(dāng)前迭代的執(zhí)行，跳轉(zhuǎn)至下一個(gè)迭代繼續(xù)執(zhí)行，而并非完全跳出循環(huán)，因此，在編程語言中一般都會(huì)引入continue語句。continue語句的作用是跳過當(dāng)前循環(huán)塊中的剩余語句，并繼續(xù)該循環(huán)的下一次迭代。該語句使用的位置與break語句相同。continue語法結(jié)構(gòu)while<條件1>:

...

if<條件2>:

continue

...或者for<循環(huán)變量>in<遍歷集合>:

...

if<條件2>:

continue

...舉例：#將所有小寫的英文字母，轉(zhuǎn)化為大寫

whileTrue:

str=input(“請(qǐng)輸入一個(gè)英文字符串：”)

ifstr==‘exit’:

break

ifnotstr.isascii():

print(“輸入非英文字符串”)

continue

print("大寫：",str.upper())

print(“程序結(jié)束”)-14-海象操作符海象操作符（WalrusOperator）：在Python中表示為:=，是從Python3.8版本開始引入的一種新的賦值表達(dá)式。這個(gè)操作符允許在表達(dá)式中進(jìn)行賦值并返回賦值的結(jié)果，使得某些操作更加簡潔和高效。海象操作符的主要用途是在條件表達(dá)式或循環(huán)中同時(shí)進(jìn)行變量賦值和條件檢測(cè)，從而減少代碼量并提高可讀性。1. 在while循環(huán)中使用 海象操作符可以在while循環(huán)中使用，以減少重復(fù)代碼。

#不使用海象操作符n=get_value()whilen>0:process(n)n=get_value()#使用海象操作符while(n:=get_value())>0:process(n)-15-在if語句中使用海象操作符還可以在if語句中使用，同時(shí)進(jìn)行賦值和條件判斷。#不使用海象操作符

result=calculate_value()

ifresult>10:

print(f"Resultislarge:{result}")

#使用海象操作符

if(result:=calculate_value())>10:

print(f"Resultislarge:{result}")-16-案例1：斐波那契數(shù)列斐波那契數(shù)列：數(shù)學(xué)家萊昂納多·斐波那契研究兔子繁殖問題時(shí)，提出了斐波那契數(shù)列（Fibonaccisequence），又稱“兔子數(shù)列”。生成斐波那契數(shù)列的方法如下：F(0)=0，F(xiàn)(1)=1,F(n)=F(n-1)+F(n-2)(n≥2，n∈N)隨著該數(shù)列項(xiàng)數(shù)的增加，前一項(xiàng)與后一項(xiàng)之比越來越逼近黃金分割數(shù)值0.618，因此該數(shù)列又稱為“黃金分割數(shù)列”。我們利用Python編程生成100之內(nèi)的斐波那契數(shù)列，并驗(yàn)證其黃金分割現(xiàn)象。x1,x2=0,1max_number=100whilex2<max_number:ratio=round(x1/x2,5)print(x2,ratio)x1,x2=x2,x1+x2-17-案例2：PI值計(jì)算蒙特卡羅方法：一般認(rèn)為美國在第二次世界大戰(zhàn)中研制原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”中首先提出。但實(shí)際上，1777年，法國數(shù)學(xué)家布豐就提出用投針實(shí)驗(yàn)的方法求圓周率π使用蒙特卡羅方法求解π：邊長為1的單位正方形中占據(jù)半徑為1的單位圓的右上方，向單元正方形范圍內(nèi)，隨機(jī)投擲n個(gè)飛鏢后，統(tǒng)計(jì)落在了右上方的1/4圓內(nèi)的飛鏢數(shù)量為m。根據(jù)統(tǒng)計(jì)模擬方法，1/4圓的面積（即π/4）與單位正方形面積（即1）之比，約等于落在1/4圓內(nèi)飛鏢數(shù)量m與落在單位正方形內(nèi)的飛鏢數(shù)n之比，即π/4=m/n，也即π=4m/n-18-實(shí)現(xiàn)代碼：fromrandomimportrandomfrommathimportsqrtn=10000count_in_circle=0foriinrange(0,n):x,y=random(),random()dist=sqrt(x**2+y**2)ifdist<=1:count_in_circle+=1pi=4*count_in_circle/nprint("Pi'svalueis",pi)-19-案例3：廣播模型

-20-問題1：一個(gè)100個(gè)居民的小村莊，村長利用廣播每天播放一次修路倡議，假設(shè)一個(gè)人在任何一天聽到這個(gè)倡議廣播的概率為10%（即P_broad=0.1），問：多少天后全村人都從廣播中聽到了這個(gè)倡議Number=100day=0infective=0.0infective_number=0probability=0.1infective_sequence_str=''while(infective_number<Number):day+=1susceptible=Number-infectiveinfective=infective+probability*susceptibleinfective_number=int(infective+0.5)infective_sequence_str=infective_sequence_str+"{}".format(infective_number)print(infective_sequence_str)print("Inthe{}thday,everyonereceivesthemessagefromthebroadcast.".format(day))-21-擴(kuò)散模型

-22-問題2：一個(gè)100個(gè)居民的小村莊，村長將修路倡議擴(kuò)散給他周圍的人，該倡議在人們之間的擴(kuò)散概率為10%（P_diffuse=0.1），問：多少天后全村人都知道了這個(gè)倡議Number=100day=1infective=1infective_number=1probability_diffuse=0.1infective_