循序漸進學Python：三種選擇語句

本文將詳細介紹Python語言中的三種選擇語句：if語句，if/else語句和if/elif/else語句。對於每種語句，我們都提供了相應的流程圖。與此同時，我們給出許多簡單的樣本程式，以協助讀者加深理解。

一、程式的控制結構

對於Python程式中的執行語句，預設時是按照書寫順序依次執行的，這時我們說這樣的語句是順序結構的。但是，僅有順序結構還是不夠的，因為有時候我們需要根據特定的情況，有選擇地執行某些語句，這時我們就需要一種選擇結構的語句。另外，有時候我們還可以在給定條件下往複執行某些語句，這時我們稱這些語句是迴圈結構的。有了這三種基本的結構，我們就能夠構建任意複雜的程式了。
對本文來說，我們要討論的是三種基本程式結構中的選擇結構，它們分別用if語句、if/else語句和if/elif/else語句實現。至於其它兩種控制結構，我們會在後續的文章中陸續加以介紹。下面我們首先介紹if語句。

二、if語句

Python的if語句的功能跟其他語言的非常相似，都是用來判定給出的條件是否滿足，然後根據判斷的結果（即真或假）決定是否執行給出的操作。If語句是一種單選結構，它選擇的是做與不做。它是由三部分組成：關鍵字if本身、測試條件真假的運算式（我們簡稱為條件運算式）和運算式結果為真（即運算式的值為非零）時要執行的代碼。If語句的文法形式如下所示：

if 運算式 ：
語句體

if語句的流程圖如下所示：

圖1 if語句的流程

注意，if語句的語句體只有當條件運算式的值為真，即非零時，才會執行；否則的話，程式就會直接跳過這個語句體，去執行緊跟在這個語句體之後的語句。我們這裡的語句體，既可以包含多條語句，也可以只有一條語句組成，但是語句體由多條語句組成時，要有統一的縮排形式，否則就會出現邏輯錯誤，即語法檢查沒錯，但是結果卻非預期。

現在我們用一個樣本程式來示範一下if語句的用法。我們的程式很簡單的，只要使用者輸入一個整數，如果這個數字大於6，那麼就輸出一行字串；否則，直接退出程式。代碼如下所示：

# -*- coding: cp936 -*-

#比較輸入的整數是否大於6

integer = raw_input('請輸入一個整數：') #取得一個字串
integer = int(integer) #將字串轉換為整數
if integer > 6:
print '%d 大於6' %integer

當我們在IDEL中運行該程式時，結果如下所示：

圖2 if語句樣本程式運行結果

我們看到，如果輸入的數字不大於6時，程式馬上退出，也就是說，下列代碼

print '%d 大於6' %integer

並沒有執行；如果輸入的數字大於6，才會執行上面的這行代碼，以列印一行文字。

三、if/else語句

上面的if語句是一種單選結構，也就是說，如果條件為真（即運算式的值為非零），那麼執行指定的操作；否則就會跳過該操作。所以，它選擇的是做與不做的問題。而if/else語句是一種雙選結構，它選擇的不是做與不做的問題，而是在兩種備選行動中選擇哪一個的問題。if/else語句由五部分組成：關鍵字if、測試條件真假的運算式、運算式結果為真（即運算式的值為非零）時要執行的代碼，以及關鍵字else和運算式結果為假（即運算式的值為零）時要執行的代碼。if/else語句的文法形式如下所示：

if 運算式 ：
語句體1
else ：
語句體2

if/else語句的流程如下所示：

圖3 if/else語句的流程

從if/else語句的流程中可以輕易看出，當條件為真（即運算式的值為非零）時，執行語句體1；當條件為假（即運算式的值為零）時，執行語句體2——也就是說，條件無論真假，它總要在兩個語句體中選擇一個執行，雙選結構之稱謂由此而來。

下面我們對上面的樣本程式進行修改，以示範if/else語句的使用方法。我們的程式很簡單的，只要使用者輸入一個整數，如果這個數字大於6，那麼就輸出一行資訊，指出輸入的數字大於6；否則，輸出另一行字串，指出輸入的數字小於等於6。代碼如下所示：

# -*- coding: cp936 -*-
#比較輸入的整數是否大於6
integer = raw_input('請輸入一個整數：')   #取得一個字串
integer = int(integer)    #將字串轉換為整數
if integer > 6:
print '%d 大於6'    %integer
else:
print '%d 小於或等於6'    %integer

當我們在IDEL中運行該程式時，結果如下所示：

圖4 if/else語句樣本程式運行結果

我們看到，當輸入的數字小於3，即條件運算式為假時，執行else字句中的列印語句：
print '%d 小於或等於6' %integer

當輸入的數字小於3，即條件運算式為假時，執行else字句中的列印語句：
print '%d 大於6' %integer

但是無論如何，它總得在這兩個列印語句中挑一個執行，它不可能兩個都跳過。

四、if/elif/else語句

有時候，我們需要在多組動作中選擇一組執行，這時就會用到多選結構，對於Python語言來說就是if/elif/else語句。該語句可以利用一系列條件運算式進行檢查，並在某個運算式為真的情況下執行相應的代碼。需要注意的是，雖然if/elif/else語句的備選動作較多，但是有且只有一組動作被執行，該語句的文法形式如下所示：

if 運算式1 ：
語句體1
elif 運算式2 ：
語句體2
……
elif 運算式m ：
語句體m
else ：
語句體n

注意，最後一個elif子句之後的else子句沒有進行條件判斷，它實際上處理跟前面所有條件都不匹配的情況，所以通常將else語句所處理的條件稱為預設條件，所以else字句必須放在最後。if/elif/else語句的如下所示：

圖5 if/elif/else語句的

下面我們繼續對上面的樣本程式進行修改，以示範if/elif/else語句的使用方法。我們還是要使用者輸入一個整數，如果這個數字大於6，那麼就輸出一行資訊，指出輸入的數字大於6；如果這個數字小於6，則輸出另一行字串，指出輸入的數字小於6；否則，指出輸入的數字等於6。具體的代碼如下所示：

# -*- coding: cp936 -*-

#比較輸入的整數是否大於6

integer = raw_input('請輸入一個整數：') #取得一個字串
integer = int(integer) #將字串轉換為整數

if integer > 6:
print '%d 大於6' %integer
elif integer < 6:
print '%d 小於6' %integer
else ：
print '%d 等於6' %integer

當我們在IDEL中運行該程式時，結果如下所示：

圖6 if/elif/else語句樣本程式運行結果

上面介紹了三種選擇語句的基本用法，接下來我們將介紹這些選擇結構的結合方式，以及使用選擇語句時的注意事項，包括縮排和運算式方面的注意事項。

五、選擇結構的結合方式

一般說來，結構化編程中的三種基本結構：順序結構、選擇結構和迴圈結構的結合方式有兩種，一種是堆疊，另一種是嵌套方式。堆疊比較簡單，它把各種結構一個一個羅列在一起就行了，比如我們可以把一個選擇結構中的if語句跟順序結構堆疊在一起，如下所示：

圖7 順序結構和選擇結構的堆疊

我們看到，因為三種基本結構都是單入口和單出口（通常用一個小圓圈表示），所以堆疊時只要把一個結構的出口串連到另一個結構的入口就行了。至於嵌套組合方式，就是用一種結構替換同種結構中的語句體（我們通常用一個矩形框表示），表示的是把一個選擇結構中的if語句嵌套到另一個if語句中：

圖8 if語句的嵌套

觀察，不難發現，上面的嵌套實際上就是把一個if結構中的語句體（矩形框）替換為另一個if結構。其他結構的嵌套與之類似，在這裡不再一一列舉。

現在舉一個例子來說明嵌套的應用。我們要將使用者輸入的數字跟一個整數進行比較，並輸出比較結果。這本來可以用if/elif/else語句來完成的，但是為了示範選擇結構的嵌套，我們這裡用if/else語句的嵌套來實現，代碼如下所示：

# -*- coding: cp936 -*-

#將輸入的數字跟6進行比較

integer = raw_input('請輸入一個整數：') #取得一個字串
integer = int(integer) #將字串轉換為整數

if integer > 6:
print '%d 大於6' %integer
else:
if integer < 6:
print '%d 小於6' %integer
else:
print '%d 等於6' %integer

當我們在IDEL中運行該程式時，結果如下所示：

圖9 if/else嵌套語句樣本程式運行結果

六、語句體的縮排問題

需要說明的是，嵌套時一定要注意縮排問題。C語言是用花括弧{}來區分語句體，但是Python的語句體是用縮排形式來表示的，如果縮排不正確，會導致邏輯錯誤。舉例來說，如果我們讓使用者輸入一個數字，如果數字為偶數，則列印兩行資訊，一行說明數字除以2餘數為零，另一行說明判斷結果。具體代碼如下所示：

# -*- coding: cp936 -*-

#判斷輸入的數字是否為偶數

integer = raw_input('請輸入一個整數：') #取得一個字串
integer = int(integer) #將字串轉換為整數

if 0 == integer % 2:
print '\n%d 除以2餘數為零;' %integer
print ' 所以，%d 是個偶數' %integer

當我們在IDEL中運行該程式時，結果如下所示：

圖10 正確縮排的結果

如果我們改變上面程式中的if語句的第二條列印語句的縮排形式，比如改為：

if 0 == integer % 2:
print '\n%d 除以2餘數為零;'    %integer
print '     所以，%d 是個偶數'    %integer  

我們看看運行結果如何：

圖11 錯誤的縮排將導致邏輯錯誤

，這裡出現了明顯的邏輯錯誤。由於Python通過縮排來區分語句體的界限，所以當上例中的第二個列印語句不縮排後，已經在if語句的控制範圍之外，所以無論if語句的條件是否為真，它都會執行。

七、選擇語句中的條件運算式

現在，我們對選擇語句中的條件運算式進行必要的介紹。三種選擇語句中，條件運算式都是必須可少的組成部分。當條件運算式的值為零時，表示條件為假；當條件運算式的值為非零時，表示條件為真。那麼哪些運算式可以作為條件運算式呢？基本上，最常用的是關聯運算式和邏輯運算式，如：
if a == x and b == y ：
print ‘a = x, b = y’
除此之外，條件運算式可以是任何數實值型別運算式，甚至字元型也可以：

圖12 用字元作為條件運算式的情形

八、小結
本文詳細介紹了Python中的三種選擇語句。當我們初接觸這些選擇結構的時候，最好多畫流程圖，這對於理解程式的邏輯極有協助。另外，上機實習也是必不可少的，本文中的樣本程式都是在IDEL環境中示範的，有關IDEL的使用方法，讀者可以參考前面的“循序漸進學Python之IDLE篇”一文。