本书主要介绍Python语言的基础知识及其在数据处理、分析和可视化中的应用。本书一方面侧重基础知识的讲解,另一方面侧重讲解利用Python进行数据处理与分析的方法和应用案例。为了方便读者理解,本书主要选用经济管理类的案例。本书中的代码均在Python 3.7中测试通过。本书适合作为高校本科生或研究生的程序设计、Python数据分析等课程的入门教材,也可作为相关科研工作者或工程实践者的参考书。

第3章
控 制 语 句




本章学习目标
 熟练掌握分支语句、循环语句。
 掌握break语句和continue语句。
 能针对具体案例编写简单的控制程序,并合理设计程序的测试数据。能预判循环的执行次数。

本章首先介绍分支语句中的单分支语句、双分支语句、多分支语句、嵌套分支语句和选择结构的三元运算,接着介绍两种循环控制语句及两个循环中断语句,然后给出几个综合案例。
3.1分支结构控制语句
Python的分支控制语句根据条件表达式的判断结果为真(包括非零、非空)还是为假(包括零、空),选择运行程序的其中一个分支。Python的分支结构控制语句主要有: 单分支语句、双分支语句、多分支语句、嵌套分支语句和分支结构的三元运算。

3.1.1单分支if语句
if语句由四部分组成: 关键字if、条件表达式、冒号、表达式结果为真(包括非零、非空)时要执行的语句体。其语法形式如下所示:


图3.1单分支if语句

流程图



if 条件表达式:

语句体


单分支if语句的执行流程如图3.1所示。

单分支if语句先判断条件表达式的值是真还是假。如果判断的结果为真(包括非零、非空),则执行语句体中的操作; 如果条件表达式的值为假(包括零、空),则不执行语句体中的操作。语句体既可以包含多条语句,也可以只由一条语句组成。当语句体由多条语句组成时,要有统一的缩进形式,否则可能会出现逻辑错误或导致语法错误。
【例31】从键盘输入圆的半径,如果半径大于等于0,则计算并输出圆的面积和周长。
程序代码:

#example3_1.py

#coding=gbk

import math

r=input("请输入圆的半径: ")

r=eval(r)



if r>=0:

d=2*math.pi*r

s=math.pi*r**2

print('圆的周长=',d,'圆的面积=',s)

程序测试: 运行程序example3_1.py,请首先输入一个大于等于0的半径,如5,观察程序的运行结果。再次运行程序,请输入一个小于0的半径,如-1,观察程序的运行结果。
只有在输入的半径为大于等于0的数时,才会产生正确的输入和输出。如果输入的半径小于0,则不产生任何输出。
程序运行结果:

请输入圆的半径: 5

圆的周长=31.4159265359 圆的面积= 78.5398163397

思考: 如果程序编写如下,会产生怎样的结果。

#question3_1.py

#coding=gbk

import math

r=input("请输入圆的半径: ")

r=eval(r)



if r>=0:

d=2*math.pi*r

s=math.pi*r**2

print('圆的周长=',d,'圆的面积=',s)

程序测试: 运行程序question3_1.py,请首先输入一个大于等于0的半径,如5,观察程序的运行结果。再次运行程序,请输入一个小于0的半径,如-1,观察程序的运行结果。观察example3_1.py和question3_1.py程序运行结果的异同。请思考: 对于单分支结构的程序,如何设计测试数据以验证程序流程上没有错误?

目录 第1章Python概述 1.1Python语言的发展史 1.2Python语言的特点 1.3Python的下载与安装 1.3.1Python的下载 1.3.2Python的安装 1.4开始使用Python 1.4.1交互方式 1.4.2代码文件方式 1.4.3代码风格 1.5Python的集成开发环境 1.5.1Eclipse中的PyDev插件 1.5.2Wing IDE 1.5.3PyCharm 1.6模块、包与库 1.6.1模块及其导入方式 1.6.2包及其定义 1.6.3库及其安装 1.7使用帮助 1.8模块的__name__属性 1.9本章小结 习题1 第2章Python语言基础知识 2.1控制台的输入与输出 2.1.1数据的输入 2.1.2数据的输出 2.2标识符、变量与赋值语句 2.2.1标识符 2.2.2变量 2.2.3赋值语句 2.3数据类型、运算符与表达式 2.3.1数据类型 2.3.2运算符 2.3.3表达式 2.3.4条件表达式和pass语句 2.4常见的Python内置函数 2.5本章小结 习题2 第3章控制语句 3.1分支结构控制语句 3.1.1单分支if语句 3.1.2双分支if/else语句 3.1.3多分支if/elif/else语句 3.1.4选择结构的嵌套 3.1.5分支结构的三元运算 3.2循环结构控制语句 3.2.1while语句 3.2.2for语句 3.2.3break语句和continue语句 3.2.4带else的循环语句 3.2.5循环的嵌套 3.2.6嵌套循环中的break和continue语句 3.3控制结构综合实例 3.3.1学生成绩统计 3.3.2天气状况分析 3.4本章小结 习题3 第4章常用数据结构 4.1序列 4.1.1列表list 4.1.2元组tuple 4.1.3列表与元组之间的转换 4.2字典 4.2.1创建字典 4.2.2字典操作 4.2.3字典方法 4.2.4遍历字典 4.2.5列表、元组与字典之间的转换 4.3集合 4.3.1集合的创建 4.3.2集合的运算 4.3.3集合的方法 4.4可迭代(Iterable)对象与迭代器(Iterator) 4.4.1可迭代(Iterable)对象 4.4.2迭代器(Iterator) 4.4.3相关内置函数 4.5推导式 4.5.1列表推导式 4.5.2字典推导式 4.5.3集合推导式 4.5.4生成器推导式 4.6序列解包 4.7本章小结 习题4 第5章字符串与正则表达式 5.1字符串编码 5.2字符串构造 5.3字符串格式化 5.3.1%符号格式化字符串 5.3.2format()方法格式化字符串 5.3.3Formatted String Literals格式化字符串 5.4字符串截取 5.5字符串常用内置函数 5.6字符串常用方法 5.7字符串string模块 5.8正则表达式 5.9本章小结 习题5 第6章函数的设计 6.1函数的定义 6.2函数的调用 6.3形参与实参 6.4函数的返回 6.5位置参数 6.6默认参数与关键参数 6.7可变长度参数 6.8序列和字典作为参数 6.9变量作用域 6.10生成器函数 6.11lambda函数 6.12递归 6.13本章小结 习题6 第7章文件操作 7.1文件基础知识 7.2文件的打开与关闭 7.3读写文件 7.3.1文本文件的写入 7.3.2文本文件的读取 7.3.3二进制文件的写入 7.3.4二进制文件的读取 7.4文件指针 7.5Excel文件读写 7.5.1利用xlwt模块写xls文件 7.5.2利用xlrd模块读取xls文件 7.5.3利用xlutils实现xlrd和xlwt之间对象的转换 7.5.4利用openpyxl模块写xlsx文件 7.5.5利用openpyxl模块读取xlsx文件 7.6应用实例 7.7本章小结 习题7 第8章类与对象 8.1认识Python中的对象和方法 8.2类的定义 8.3类的属性 8.3.1类属性和实例属性 8.3.2属性的访问权限 8.4类中的方法 8.4.1实例的构造与初始化 8.4.2类的实例方法 8.4.3实例方法的访问权限 8.4.4静态方法与类方法 8.4.5析构方法 8.5可变对象与不可变对象 8.6get和set方法 8.7运算符的重载 8.8面向对象和面向过程 8.8.1类的抽象与封装 8.8.2面向过程编程 8.8.3面向对象编程 8.9本章小结 习题8 第9章类的重用 9.1类的重用方法 9.2类的继承 9.2.1父类与子类 9.2.2继承的语法 9.2.3子类继承父类的属性 9.2.4子类继承父类的方法 9.2.5继承关系下的初始化方法 9.2.6多重继承 9.3类的组合 9.3.1组合的语法 9.3.2继承与组合的结合 9.4本章小结 习题9 第10章异常处理 10.1异常 10.2Python中的异常类 10.3捕获与处理异常 10.4自定义异常类 10.5with语句 10.6断言 10.7本章小结 习题10 第11章图形用户界面程序设计 11.1图形用户界面平台的选择 11.2使用tkinter进行GUI程序设计 11.2.1tkinter编写GUI程序的基本流程 11.2.2创建一个顶层窗口 11.2.3创建组件 11.2.4组件的布局 11.2.5事件处理 11.3使用wxPython进行GUI程序设计 11.3.1wxPython的下载与安装 11.3.2wxPython编写GUI程序的基本流程 11.3.3创建组件 11.3.4布局管理 11.3.5事件处理 11.3.6使用wxFormBuilder设计界面 11.4完整的例子: 条形码图片识别 11.4.1应用需求 11.4.2条形码识别程序 11.4.3界面设计 11.4.4完整代码 11.5本章小结 习题11 第12章程序打包发布 12.1setuptools程序打包发布工具 12.1.1程序为什么要打包 12.1.2**使用setuptools打包发布 12.1.3setuptools使用步骤 12.2pyinstaller打包 12.2.1pyinstaller的安装 12.2.2pyinstaller的简易打包 12.2.3pyinstaller的**打包技巧 12.3完整案例 12.4本章小结 习题12 第13章数据库应用开发 13.1Python Database API简介 13.1.1全局变量 13.1.2连接与游标 13.2结构化查询语言 13.2.1数据定义语言 13.2.2数据操作语言 13.2.3数据查询语言 13.3SQLite 13.3.1SQLite数据类型 13.3.2sqlite3模块 13.4学生管理数据库系统开发实例 13.4.1数据表结构 13.4.2学生管理数据库系统实现 13.5本章小结 习题13 第14章网络数据获取 14.1网页数据的组织形式 14.1.1HTML 14.1.2XML 14.2利用urllib处理HTTP 14.3利用BeautifulSoup4解析HTML文档 14.3.1BeautifulSoup4中的对象 14.3.2遍历文档树 14.4案例应用 14.5本章小结 习题14 第15章数据分析与可视化基础 15.1Numpy数据处理基础 15.1.1数据结构 15.1.2数据准备 15.1.3常用运算与函数 15.1.4使用Numpy进行简单统计分析 15.2Matplotlib绘图基础 15.2.1绘制基本图形 15.2.2绘制多轴图 15.2.3应用实例 15.3Pandas数据分析基础 15.3.1数据结构与基本操作 15.3.2读取文件数据 15.3.3数据预处理 15.3.4统计分析 15.3.5Pandas中的绘图方法 15.4本章小结 习题15 第16章SPSS中使用Python 16.1SPSS Syntax简介 16.1.1程序编辑窗口界面 16.1.2Paste按钮 16.2SPSS中Python插件的安装 16.2.1安装工具 16.2.2工具设置 16.3SPSS中运行Python 16.3.1SPSS中运行Python方式 16.3.2SPSS中运行Python案例 16.4本章小结 习题16 参考文献