为mooc网站的北京理工大学的 嵩天 、黄天羽 、礼欣 三位老师的课程笔记。

4 程序的控制结构

4.1 程序的分支结构
4.2 实例5：身体质量指数BMI
4.3 程序的循环结构
4.4 模块3：random库的使用
4.5 实例6：圆周率的计算

4.1 程序的分支结构

4.1.1 单分支结构

根据判断条件结果而选择不同向前路径的运行方式

if <条件>: <语句块>

4.1.2 二分支结构

if <条件>： <语句块1> else: <语句块2>

紧凑形式：
<表达式1> if <条件> else <表达式2>
E.g：
guess = eval(input()) print("猜{}了".format("对" if guess==99 else "错"))

4.1.3 多分支结构

if <条件>: <语句块1> elif: <语句块2> ... else: <语句块3>
E.g：
score = eval(input()) if 70 > score >= 60: grade = "D" elif 80 > score >= 70: grade = "C" elif 90 > score >= 80: grade = "B" elif 100 >= score >= 90: grade = "A" print("输入成绩属于级别{}".format(grade))

4.1.4 条件判断及组合

1. 操作符：<,>,=...,and,or,not
2. 异常处理的基本使用：

try : <语句块1> except : <语句块2>

try : <语句块1> except <异常类型>： <语句块2>

3. 异常处理的高级使用
   try : <语句块1> except : <语句块2> else : # 对应语句块3在不发生异常时执行 <语句块3> finally : # 对应语句块4一定执行 <语句块4>

# 4.1.3实例
score = eval(input())
if 70 > score >= 60:
    grade = "D"
elif 80 > score >= 70:
    grade = "C"
elif 90 > score >= 80:
    grade = "B"
elif 100 >= score >= 90:
    grade = "A"
print("输入成绩属于级别{}".format(grade))

80
输入成绩属于级别B

实例5：身体质量指数BMI问题分析

1. 问题需求：1）输入：给定体重和身高值；2）输出：BMI指标分类信息（国际和国内）；
2. 思路方法：难点在于同时输出国际和国内对应的分类；思路1：分别计算并给出国际和国内BMI分类；思路2：混合计算并给出国际和国内BMI分类

# CalBMIv1.py
height,weight = eval(input("请输入身高（米）和体重\（公斤）[逗号隔开]："))
bmi = weight/pow(height,2)
print("BMI数值为：{:.2f}".format(bmi))
who,nat = "",""
if bmi < 18.5:
    who,nat = "偏瘦","偏瘦"
elif 18.5 <= bmi < 24:
    who,nat = "正常","正常"
elif 24 <= bmi <25:
    who,nat = "正常","偏胖"
elif 25 <= bmi <28:
    who,nat = "偏胖","偏胖"
elif 28 <= bmi <30:
    who,nat = "偏胖","肥胖"
else:
    who,nat = "肥胖","肥胖"
print("BMI指标为：国际'{0}'，国内'{1}'".format(who,nat))

请输入身高（米）和体重\（公斤）[逗号隔开]：1.7,100
BMI数值为：34.60
BMI指标为：国际'肥胖'，国内'肥胖'

4.3程序的循环结构

遍历循环，无线循环，循环控制保留字，循环的高级用法，

4.3.1 遍历循环

for <循环变量> in <遍历结构>: <语句块>

1. 计数循环（N次）：
   for i in range(N): <语句块>
2. 计数循环（特定次）:
   for i in range(M,N,K) # 从M开始到N以K为间隔排序 <语句块>
3. 字符串遍历循环：
   for c in s: #s为字符串，遍历字符串每个字符，产生循环 <语句块>
4. 列表遍历循环：
   for item in ls: #ls是一个列表，遍历其每个元素，产生循环 <语句块>
5. 文件遍历循环：
   for line in fi: #fi是一个文件标识符，遍历其每行，产生循环 <语句块>

4.3.2 无线循环

1. 由条件控制的循环运行方式
   while <条件>: <语句块>

4.3.3 循环控制保留字

• break：跳出并结束当前整个循环，执行循环后的语句；
• continue：结束当次循环，继续执行后续次数循环；

4.3.4 循环的高级用法

• 循环与else：

1. for
   for <循环变量> in <遍历结构>: <语句块1> else: <语句块2>
2. while
   while <条件>: <语句块1> else: <语句块2>

4.4 模块3：random库概述

使用随机数的Python标准库；
伪随机库：采用梅森旋转算法生成的伪随机序列中元素；
主要用于生成随机数；
使用：import random

随机函数：1)常用：seed(),random(); 2)扩展：randint(), getrandbits(),uniform(),randrange(),choice(),shuffle();
常用随机函数：

1. seed(a=None)：初始化给定的随机数种子，默认为当前系统时间；random.seed(10) #产生种子10对应的序列
2. random()：生成一个[0.0, 1.0)之间的随机小数； random.random()：0.5714025946899135 ；

扩展随机函数：

1. randint(a,b)：生成一个[a,b]之间的整数； random.randint(10, 100)：64；
2. randrange(m,n[,k])：生成一个[m, n)之间以k为步长的随机整数；random.randrange(10, 100, 10)：80；
3. getrandbits(k)：生成一个k比特的随机整数；random.getrandbits(16)：37885；
4. uniform(a,b)：生成一个[a, b]之间的随机小数；random.uniform(10,100)：13.096372817637267；
5. choice(seq)：从序列seq中随机选择一个元素；random.choice([1,2,3,4,5,6,7,8,9])：8；
6. shuffle(seq)：将序列seq中元素随机排列，返回打乱后的序列；s=[1,2,3,4,5,6,7,8,9];random.shuffle(s);print(s)：[3，5，8，9，6，1，2，7，4]；

4.5 实例6： 圆周率的计算

利用蒙特卡罗方法计算（撒点计算）

圆周率近似公式：

# CalPiV1.py
pi = 0
N = 100
for k in range(N):
    pi += 1/pow(16, k) * ( \
        4/(8*k+1) - 2/(8*k+4) - \
        1/(8*k+5) - 1/(8*k+6))
print("圆周率值是：{}".format(pi))

圆周率值是：3.141592653589793

# CalPiV2.py   
from random import random
from time import perf_counter
DARTS = 1000 * 1000   #在当前区域中抛散点的总数量
hits = 0.0   #目前在圆的内部的点的数量
start = perf_counter()    #当前系统的时间
for i in range (1, DARTS+1):
    x,y = random(),random()   #获得单位1中的坐标值，为0到1之间的随机值
    dist = pow(x ** 2 + y ** 2, 0.5)   #取点到圆心的距离来判断是否在圆内，x的平方+y的平方的和再开方 
    if dist <= 1.0:      #判断是否在圆内
        hits = hits + 1
pi = 4 * (hits/DARTS)
print("圆周率是：{}".format(pi))
print("运行时间是：{:.5f}s".format(perf_counter() - start))

圆周率是：3.143136
运行时间是：1.84778s

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