Python控制流程全面解析：从基础到进阶，写出优雅高效代码

系列文章目录

01-快速上手Python编程：零基础也能轻松掌握的入门指南
02-Python控制流程全面解析：从基础到进阶，写出优雅高效代码

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文章目录

系列文章目录

前言

一、条件语句：if-elif-else

1.1 基本语法

1.2 示例代码

1.2.1 判断数字正负性

1.2.2 多条件判断

1.2.3 嵌套的条件语句

1.3 条件表达式的简化

1.4 常见问题与注意事项

1.4.1 条件表达式的布尔值

1.4.2 缩进必须一致

1.5 实际应用场景

1.5.1 场景1：登录系统的简单验证

1.5.2 场景2：判断某年是否为闰年

二、循环结构：for 与 while

2.1 `for` 循环

2.1.1 基本语法

2.1.2 示例代码

示例1：遍历列表

示例2：遍历字符串

示例3：使用 `range()` 函数

示例4：遍历字典

2.2 `while` 循环

2.2.1 基本语法

2.2.2 示例代码

示例1：简单的计数器

示例2：用户输入验证

示例3：无限循环

2.3 循环嵌套

示例：九九乘法表

2.4 注意事项

2.5 for 与 while 的选择

三、循环控制语句：break 与 continue

3.1 `break` 语句：终止循环

3.1.1 基本语法

3.1.2 示例代码

示例1：查找目标值并停止循环

示例2：退出无限循环

3.2 `continue` 语句：跳过本次循环

3.2.1 基本语法

3.2.2 示例代码

示例1：筛选并跳过偶数

示例2：处理输入时跳过不符合条件的内容

3.3 注意事项

四、列表推导式与生成器表达式

4.1 列表推导式

4.1.1 基本语法

4.1.2 示例代码

示例1：生成一个平方数列表

示例2：筛选偶数

示例3：处理字符串列表

4.2 生成器表达式

4.2.1 基本语法

4.2.2 示例代码

示例1：生成平方数生成器

示例2：筛选数据生成器

4.3 列表推导式与生成器表达式的区别

4.4 注意事项

五、总结

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前言

Python 以其简洁明了的语法和强大的功能，被誉为编程新手的首选语言。在编写程序时，控制流程 是不可或缺的核心部分。它让你的代码具备逻辑判断的能力（如条件语句），还能重复执行任务（如循环结构），大大提高代码的灵活性和可扩展性。更进一步，Python 提供了独特的列表推导式与生成器表达式，不仅让代码更优雅，还能有效提升性能。

如果你曾困惑于如何优雅地处理条件判断，或者如何在遍历数据时实现高效控制，那么这篇文章就是为你量身定制的。通过本文，你将全面掌握 Python 中的条件语句、循环结构、循环控制语句，以及 Python 中最具特色的列表推导式与生成器表达式，从而写出更简洁、更易读的代码。

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一、条件语句：if-elif-else

条件语句是程序逻辑控制的基础，允许程序根据不同的条件执行不同的代码块。在 Python 中，条件语句主要由 if、elif 和 else 组成，其语法简洁明了，便于阅读和使用。

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1.1 基本语法

Python 的条件语句通过缩进表示代码块的层次，且条件表达式返回的必须是布尔值（True 或 False）。

基本结构：

if 条件1:
    执行语句块1
elif 条件2:
    执行语句块2
else:
    执行语句块3

if： 用于判断条件是否为真。如果为真，则执行对应的代码块。

elif： 可选的，表示多个条件分支。可以有多个 elif 分支。

else： 可选的，表示所有条件均不满足时执行的代码块。

注意事项：

缩进必须统一，建议使用 4 个空格。

elif 和 else 是可选的，但 if 是必须的。

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1.2 示例代码

1.2.1 判断数字正负性

以下示例判断一个数字是正数、负数还是零：

number = int(input("请输入一个整数："))
if number > 0:
    print("这是一个正数")
elif number < 0:
    print("这是一个负数")
else:
    print("这是零")

运行结果示例：

输入：5
输出：这是一个正数

1.2.2 多条件判断

以下示例根据考试成绩给出等级评价：

score = int(input("请输入考试成绩："))
if score >= 90:
    print("优秀")
elif score >= 80:
    print("良好")
elif score >= 60:
    print("及格")
else:
    print("不及格")

运行结果示例：

输入：85
输出：良好

1.2.3 嵌套的条件语句

条件语句可以嵌套使用，用于处理更复杂的逻辑。

age = int(input("请输入你的年龄："))
if age >= 18:
    print("你是成年人")
    if age >= 60:
        print("你已经达到退休年龄")
else:
    print("你还未成年")

运行结果示例：

输入：65
输出：
你是成年人
你已经达到退休年龄

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1.3 条件表达式的简化

Python 支持使用单行条件表达式简化简单的 if-else 语句。

基本语法：

值1 if 条件 else 值2

示例：

number = int(input("请输入一个整数："))
result = "正数" if number > 0 else "负数或零"
print(result)

运行结果示例：

输入：-5
输出：负数或零

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1.4 常见问题与注意事项

1.4.1 条件表达式的布尔值

条件语句中的条件会被自动转换为布尔值进行判断：

以下值会被视为 False：None、0、空字符串 ""、空列表 []、空字典 {}。

其他值会被视为 True。

示例：

if []:  # 空列表
    print("这是 True")
else:
    print("这是 False")

输出：

这是 False

1.4.2 缩进必须一致

缩进是 Python 条件语句的核心。如果缩进不一致，将引发 IndentationError。

错误示例：

if True:
    print("正确缩进")
  print("错误缩进")  # 缩进不一致

报错信息：

IndentationError: unindent does not match any outer indentation level

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1.5 实际应用场景

1.5.1 场景1：登录系统的简单验证

username = input("请输入用户名：")
password = input("请输入密码：")

if username == "admin" and password == "123456":
    print("登录成功")
else:
    print("用户名或密码错误")

1.5.2 场景2：判断某年是否为闰年

year = int(input("请输入年份："))
if (year % 4 == 0 and year % 100 != 0) or (year % 400 == 0):
    print(f"{year} 是闰年")
else:
    print(f"{year} 不是闰年")

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二、循环结构：for 与 while

循环是程序控制流程中重要的一部分，用于让代码块在满足条件时重复执行。Python 提供了两种主要的循环结构：for 循环 和 while 循环，它们可以处理不同的循环场景。

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2.1 for 循环

for 循环主要用于遍历可迭代对象，如列表、元组、字符串、字典、集合或使用 range() 函数生成的数字序列。

2.1.1 基本语法

for 变量 in 可迭代对象:
    执行语句块

变量：在每次循环中，依次取出可迭代对象中的元素，并赋值给该变量。

可迭代对象：可以是列表、字符串、字典等数据结构。

语句块：循环体中要执行的代码。

2.1.2 示例代码

示例1：遍历列表

fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
for fruit in fruits:
    print(f"我喜欢吃{fruit}")

输出：

我喜欢吃苹果
我喜欢吃香蕉
我喜欢吃橙子

示例2：遍历字符串

text = "Python"
for char in text:
    print(f"当前字符：{char}")

输出：

当前字符：P
当前字符：y
当前字符：t
当前字符：h
当前字符：o
当前字符：n

示例3：使用 range() 函数

range(start, stop, step) 函数生成一系列数字序列，默认从 start=0 开始，步长 step=1。

for i in range(1, 6):  # 生成 1 到 5 的整数
    print(f"第 {i} 次循环")

输出：

第 1 次循环
第 2 次循环
第 3 次循环
第 4 次循环
第 5 次循环

示例4：遍历字典

scores = {"Alice": 90, "Bob": 85, "Charlie": 95}
for name, score in scores.items():
    print(f"{name} 的分数是 {score}")

输出：

Alice 的分数是 90
Bob 的分数是 85
Charlie 的分数是 95

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2.2 while 循环

while 循环用于在条件为 True 时重复执行代码块。当条件为 False 时，循环终止。

2.2.1 基本语法

while 条件:
    执行语句块

条件：一个布尔表达式，控制循环是否继续执行。

语句块：循环体中要执行的代码。

2.2.2 示例代码

示例1：简单的计数器

count = 1
while count <= 5:
    print(f"当前计数：{count}")
    count += 1

输出：

当前计数：1
当前计数：2
当前计数：3
当前计数：4
当前计数：5

示例2：用户输入验证

password = ""
while password != "123456":
    password = input("请输入密码：")
print("密码正确，登录成功！")

输入示例：

请输入密码：abc
请输入密码：123456
密码正确，登录成功！

示例3：无限循环

当条件始终为 True 时，while 会变成无限循环，通常需要通过 break 或外部条件来终止。

while True:
    command = input("请输入命令（exit退出）：")
    if command == "exit":
        print("程序退出")
        break
    else:
        print(f"执行命令：{command}")

输出示例：

请输入命令（exit退出）：help
执行命令：help
请输入命令（exit退出）：exit
程序退出

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2.3 循环嵌套

在 Python 中，for 和 while 循环可以嵌套使用，用于处理多层次循环。

示例：九九乘法表

for i in range(1, 10):
    for j in range(1, i + 1):
        print(f"{j} x {i} = {j * i}", end="\t")
    print()

输出：

1 x 1 = 1	
1 x 2 = 2	2 x 2 = 4	
1 x 3 = 3	2 x 3 = 6	3 x 3 = 9	
...

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2.4 注意事项

1. 避免死循环：
   在使用 while 时，如果条件表达式始终为 True 且没有退出机制，可能会导致死循环。

   count = 0
   while count < 5:  # 正确示例
       print(count)
       count += 1
   

2. 避免修改 for 循环的迭代变量：
   在 for 循环中，尽量不要手动修改循环变量，否则会导致结果不可预期。

   for i in range(5):
       i += 1  # 不推荐
       print(i)
   

3. 合理使用 break 和 continue：
   在复杂的嵌套循环中，滥用 break 和 continue 会降低代码可读性，需谨慎使用。

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2.5 for 与 while 的选择

1. 使用场景：

2. for 循环：适合遍历固定范围或已知大小的可迭代对象。
3. while 循环：适合条件未知，需动态判断是否继续的场景。

4. 性能对比：

5. 两者性能差异较小，但 for 循环通常更加直观，代码结构更简洁。

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三、循环控制语句：break 与 continue

循环控制语句用于改变循环的执行流程，使得我们可以更灵活地控制循环的行为。在 Python 中，常用的控制语句有 break 和 continue。

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3.1 break 语句：终止循环

break 语句的作用是立即退出当前循环，无论循环条件是否仍为真，循环都会提前结束。

3.1.1 基本语法

for/while 条件:
    if 条件:
        break
    执行其他操作

3.1.2 示例代码

示例1：查找目标值并停止循环

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
for num in numbers:
    if num == 3:
        print("找到目标值 3，停止循环")
        break
    print(f"当前数字是：{num}")

输出：

当前数字是：1
当前数字是：2
找到目标值 3，停止循环

示例2：退出无限循环

break 常用于在满足条件时退出无限循环。

while True:
    command = input("请输入命令（输入 'exit' 退出）：")
    if command == "exit":
        print("程序结束")
        break
    print(f"你输入的命令是：{command}")

运行示例：

请输入命令（输入 'exit' 退出）：help
你输入的命令是：help
请输入命令（输入 'exit' 退出）：exit
程序结束

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3.2 continue 语句：跳过本次循环

continue 语句的作用是跳过当前循环的剩余代码，直接进入下一次循环的判断。它不会终止整个循环。

3.2.1 基本语法

for/while 条件:
    if 条件:
        continue
    执行其他操作

3.2.2 示例代码

示例1：筛选并跳过偶数

for i in range(1, 11):
    if i % 2 == 0:  # 如果是偶数，跳过本次循环
        continue
    print(i)

输出：

1
3
5
7
9

示例2：处理输入时跳过不符合条件的内容

words = ["apple", "", "banana", None, "cherry"]
for word in words:
    if not word:  # 如果是空字符串或 None，跳过
        continue
    print(f"有效单词：{word}")

输出：

有效单词：apple
有效单词：banana
有效单词：cherry

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3.3 注意事项

1. break 与 continue 只影响当前循环：它们不会直接作用于外层嵌套的循环。
2. 避免滥用：在代码中频繁使用 break 和 continue 可能会降低代码的可读性，建议仅在必要时使用。
3. 搭配条件语句使用：通常与 if 条件一起使用，以实现对特定条件的处理。

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四、列表推导式与生成器表达式

Python 提供了简洁且高效的方法来构造列表和生成器——列表推导式 和 生成器表达式，它们是处理循环和条件的高级工具。

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4.1 列表推导式

列表推导式是一种用于生成列表的简洁方式。它不仅可以替代繁琐的 for 循环，还可以通过条件筛选数据。

4.1.1 基本语法

[表达式 for 变量 in 可迭代对象 if 条件]

表达式：生成每个元素的逻辑。

变量：循环中每次迭代的变量。

可迭代对象：可以是列表、元组、字符串或使用 range() 等生成的对象。

条件：可选，用于筛选满足条件的元素。

4.1.2 示例代码

示例1：生成一个平方数列表

squares = [x**2 for x in range(1, 6)]
print(squares)  # 输出：[1, 4, 9, 16, 25]

示例2：筛选偶数

evens = [x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0]
print(evens)  # 输出：[2, 4, 6, 8, 10]

示例3：处理字符串列表

words = ["Python", "java", "C++", "ruby"]
upper_words = [word.upper() for word in words if len(word) > 3]
print(upper_words)  # 输出：['PYTHON', 'JAVA', 'RUBY']

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4.2 生成器表达式

生成器表达式与列表推导式类似，但它生成的是一个生成器对象，而不是直接生成一个列表。生成器可以按需动态生成数据，适合处理大数据量的场景。

4.2.1 基本语法

(表达式 for 变量 in 可迭代对象 if 条件)

与列表推导式的区别：

列表推导式使用方括号 []，而生成器表达式使用小括号 ()。

列表推导式会一次性生成所有元素，而生成器表达式按需生成元素，占用内存更少。

4.2.2 示例代码

示例1：生成平方数生成器

squares_gen = (x**2 for x in range(1, 6))
for value in squares_gen:
    print(value)  # 依次输出：1, 4, 9, 16, 25

示例2：筛选数据生成器

evens_gen = (x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0)
print(list(evens_gen))  # 转换为列表输出：[2, 4, 6, 8, 10]

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4.3 列表推导式与生成器表达式的区别

特性	列表推导式	生成器表达式
输出类型	列表（占用内存较多）	生成器对象（按需生成，节省内存）
使用场景	适合数据量较小的场景	适合数据量较大或无限数据流的场景
语法	方括号 []	小括号 ()

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4.4 注意事项

1. 性能选择：

2. 如果需要所有数据一次性生成，使用列表推导式。
3. 如果数据量大或只需按需获取，使用生成器表达式。

4. 嵌套推导：

5. 列表推导式和生成器表达式可以嵌套使用，但过于复杂的嵌套可能降低代码可读性。

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五、总结

1. 条件语句（if-elif-else）： 学会根据不同条件执行不同的代码块，熟悉逻辑判断与条件表达式的简化写法。
2. 循环结构（for 与 while）： 理解 for 和 while 的不同应用场景，以及如何遍历序列或实现条件驱动的循环。
3. 循环控制语句（break 与 continue）： 掌握如何提前退出循环或跳过某些不需要执行的循环步骤，提高代码灵活性。
4. 列表推导式与生成器表达式： 学习用更简洁的方式构造列表或生成器，提升代码效率并节省内存。

作者：吴师兄大模型