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目前，你对指令有了基本认识，还知道程序不过是一系列指令而已，但编程的真正强大之处并非像完成周末任务清单那样逐条执行指令。程序能够根据表达式的结果决定跳过指令、反复执行指令或从多条指令中选择一条并加以执行；实际上，你几乎不会希望程序从第1行代码开始逐条执行每行代码，直到到达程序末尾。流程控制语句能够根据当前条件决定要执行的Python指令。
这些流程控制语句直接对应流程图中的符号，因此对于本章讨论的代码，将提供与之对应的流程图。图2-1就是一个流程图，指出了下雨时该如何办：从“开始”到“结束”的一系列箭头指出了处理流程。
图2-1 指出下雨时该如何办的流程图
在流程图中，通常有多条从“开始”到“结束”的通道，计算机程序中的代码亦如此。在流程图中，分支点用菱形表示，其他步骤用矩形表示，而开始和结束步骤用圆角矩形表示。
要学习流程控制语句，必须先学习如何表示是和否选项，还需知道如何编写表示分支点的Python代码。为此，我们来探讨布尔值、比较运算符和布尔运算符。
整数、浮点数和字符串等数据类型包含无穷多个值，但布尔数据类型只有两个值：True和False。在Python代码中，表示布尔值True和False时，无须像字符串那样将其放在引号内。另外，它们的首字母都大写（以T或F开头），而其他字母小写。因为这些布尔值没有放在引号内，所以它们不同于字符串'True'和'False'。请在交互式环境中输入下面的代码：
❶ >>> spam = True
>>> spam
True
❷ >>> true
Traceback (most recent call last)：
File "<python-input-0>", line 1, in <module>
NameError: name 'true' is not defined
❸ >>> False = 2 + 2
File "<python-input-0>", line 1, in <module>
SyntaxError: can't assign to False
这里故意编写了一些错误的指令，它们会导致Python显示错误消息。与其他所有值一样，布尔值也可用在表达式中，还可存储在变量中❶。如果大小写不正确❷或将True和False用作变量名❸，Python将显示错误消息。
比较运算符也称为关系运算符，它们对两个值进行比较，结果为布尔值。表2-1列出了各种比较运算符。
表2-1 比较运算符
这些运算符的结果是True还是False取决于提供给它们的值。下面来尝试使用一些比较运算符——从==和!=开始：
>>> 42 == 42 True >>> 42 == 99 False >>> 2 != 3 True >>> 2 != 2 False
与你预期的一样，如果两边的值相同，比较运算符==（等于）的结果为True；如果两边的值不同，比较运算符!=（不等于）的结果为True 。实际上，运算符==和!= 可用于对任何数据类型的值进行比较：
>>> 'hello' == 'hello' True >>> 'hello' == 'Hello' False >>> 'dog' != 'cat' True >>> True == True True >>> True != False True >>> 42 == 42.0 True ❶ >>> 42 == '42' False
注意，整数值或浮点数值永远不可能与字符串值相等。表达式42 == '42' ❶的结果为False，因为在Python看来，整数42不同于字符串'42'。然而，Python确实认为整数42和浮点数42.0相等。
此外，运算符<、>、<=和>=只能用于整数值和浮点数值：
>>> 42 < 100 True >>> 42 > 100 False >>> 42 < 42 False >>> eggs = 42 ❶ >>> eggs <= 42 True >>> my_age = 29 ❷ >>> my_age >= 10 True
比较运算符常用于将变量的值与其他值进行比较（如在示例eggs <= 42 ❶和my_age >= 10 ❷中），或者对两个变量中的值进行比较（毕竟像'dog' != 'cat'这样比较两个字面量时，在任何情况下其结果都一样）。本章后面介绍流程控制语句时，你将看到更多有关比较运算符的示例。
你可能注意到了，运算符==（等于）由两个等号组成，而运算符=（赋值）只有一个等号。这两个运算符很容易混淆。请记住如下两点。
● 运算符==用于判断两个值是否相同。
● 运算符=将位于它右边的值赋给位于它左边的变量。
为帮助区分这两个运算符，请注意，运算符==（等于）由两个字符组成，就像运算符!=（不等于）也由两个字符组成一样。
有3个布尔运算符（and、or和not）用于比较布尔值。与比较运算符一样，它们的结果也是布尔值。下面来详细研究这些运算符——从and运算符开始。
and运算符总是作用于两个布尔值（或表达式），因此被视为二元布尔运算符。如果两个布尔值都是True，and运算符的结果为True，否则为False。在交互式环境中输入一些包含and的表达式，看看这个运算符的工作原理：
>>> True and True True >>> True and False False
真值表列出布尔运算符的所有可能结果。表2-2为and运算符的真值表。
表2-2 and运算符的真值表
与and运算符一样，or运算符也作用于两个布尔值（或表达式），因此它也被视为二元布尔运算符。然而，只要有一个布尔值为True，or运算符的结果就为True；换句话说，仅当两个布尔值都为False时，or运算符的结果才为False。
>>> False or True True >>> False or False False
表2-3为or运算符的真值表，其中列出了该运算符的所有可能结果。
表2-3 or运算符的真值表
不同于运算符and和or，运算符not只作用于一个布尔值（或表达式），因此称它为一元运算符。not运算符的结果为与原布尔值相反的布尔值：
>>> not True False ❶ >>> not not not not True True
可以嵌套使用not运算符❶，这很像在谈话或写作中的双重否定，但在实际程序中几乎不这样做。表2-4为not运算符的真值表。
表2-4 not运算符的真值表
因为比较运算符的结果为布尔值，所以可在表达式中将它们作为布尔运算符的操作数。
前面说过，运算符and、or和not被称为布尔运算符，因为它们总是作用于布尔值True和False。在类似于4 < 5这样的表达式中，包含的值不是布尔值，但整个表达式的结果为布尔值。尝试在交互式环境中输入一些使用比较运算符的布尔表达式：
>>> (4 < 5) and (5 < 6) True >>> (4 < 5) and (9 < 6) False >>> (1 == 2) or (2 == 2) True
计算机先计算左边的表达式，再计算右边的表达式。当它知道这两个表达式的布尔值后，就会计算整个表达式，得到一个布尔值。计算机计算表达式(4 < 5) and (5 < 6)的过程如下：
另外，在同一个表达式中，可以使用多个布尔运算符，还有比较运算符：
>>> spam = 4 >>> 2 + 2 == spam and not 2 + 2 == (spam + 1) and 2 * 2 == 2 + 2 True
与数学运算符一样，布尔运算符也有优先级：计算数学运算符和比较运算符后，Python先计算not运算符，再计算and运算符，最后计算or运算符。
流程控制语句通常以称作条件的部分开头，后面总是跟着称作子句的代码块。在介绍具体的Python流程控制语句前，先来说说条件和代码块。
前面介绍过的布尔表达式都可视为条件，条件也是表达式，但指的是流程控制语句中的表达式。条件的结果总是布尔值，要么为True，要么为False。流程控制语句根据条件是True还是False决定接下来做什么，因此几乎所有的流程控制语句都使用条件。你经常需要编写下面这样的代码：如果这个条件为True，就做这件事，否则做另外一件事。你还经常需要编写这样的代码：只要这个条件为True，就不断地重复执行这些指令。
可以将Python代码行组合在一起，形成代码块。通过代码行的缩进情况，可以确定代码块的起始位置和结束位置。关于代码块，有4条规则。
● 缩进增大意味着接下来为一个新的代码块。
● 代码块中可以包含其他代码块。
● 缩进减少为零或减少至外面的代码块的缩进程度时，意味着当前代码块到此结束。
● Python要求以冒号结尾的语句后面紧跟着一个新的代码块。
通过查看一些缩进的代码，可以更轻松地理解代码块。鉴于此，我们来查找一个小型程序中的代码块，如下所示：
username = 'Mary'
password = 'swordfish'
if username == 'Mary':
❶ print('Hello, Mary')
if password == 'swordfish'：
❷ print('Access granted.')
else:
❸ print('Wrong password.')
第1个代码块❶始于代码行print('Hello, Mary')，包含后面所有的代码行。在这个代码块中，还有另一个代码块❷，它只有一行代码：print('Access granted.')。第3个代码块❸也只包含一行代码：print('Wrong password.')。
在第1章的程序hello.py中，Python从开头开始，按从前往后的顺序依次执行指令。程序执行（简称为执行）指的是当前执行的指令。如果将手指指向屏幕上当前执行的代码行，就可以跟踪程序执行的过程。
然而，并非所有程序都是按顺序从前往后执行的，如果用手指来跟踪包含流程控制语句的程序的执行过程，很可能发现手指将随条件变化不断地在源代码中跳来跳去。
现在介绍流程控制的最重要部分：流程控制语句本身。流程控制语句对应图2-1所示流程图中的菱形，是程序实际做出的决定。
最常见的流程控制语句是if语句。如果条件为True，将执行if语句的子句，即紧跟在if语句后面的代码块；如果条件为False，将跳过该子句。
if语句的含义如下：如果这个条件为True，就执行子句中的代码。在Python中，if语句由以下部分组成。
● 关键字if。
● 条件，即结果为True或False的表达式。
● 冒号。
● 缩进的代码块（称为if子句或if代码块），始于接下来的一行。
例如，假设要编写一些代码来检查某人的名字是否为Alice，如下所示：
name = 'Alice'
if name == 'Alice':
print('Hi, Alice.')
所有流程控制语句都以冒号结尾，且紧跟着一个新的代码块（子句）。上面if语句的子句是一个代码块，包含代码print('Hi, Alice.')。图2-2展示了这些代码对应的流程图。
图2-2 一条if语句对应的流程图
如果将变量name的值改为其他字符串，再次运行这个程序，将发现屏幕上没有出现“Hi, Alice.”，因为程序执行时跳过了打印这些内容的代码。
在if子句后面，可能跟着else语句。仅当if语句的条件为False时，才会执行else子句，换句话说，else语句的含义如下：如果条件为False，就执行这些代码。else语句不包含条件，在代码中，else语句总是包含如下部分。
● 关键字else。
● 冒号。
● 缩进的代码块（称为else子句或else代码块），始于接下来的一行。
回到前面有关名字的示例，看看如何使用else语句在名字不是Alice时发出不同的问候：
name = 'Alice'
if name == 'Alice'：
print('Hi, Alice.')
else:
print('Hello, stranger.')
图2-3展示了这些代码对应的流程图。
图2-3 一条else语句对应的流程图
如果将变量name的值改为其他字符串，再次运行这个程序，将发现屏幕上显示的是'Hello, stranger.'，而不是'Hi, Alice.'。
要执行两条子句之一时，可以使用if和else语句。但在有些情况下，需要执行众多子句 之一，可以使用if和elif语句。elif语句是一条“else if”语句，总是跟在if语句或另一条elif语句后面，它包含当前面的所有条件都为False时才会被检查的另一个条件。在代码中，elif语句总是包含如下部分。
● 关键字elif。
● 条件，即结果为True或False的表达式。
● 冒号。
● 缩进的代码块（被称为elif子句或elif代码块），始于接下来的一行。
下面在代码中添加一条elif语句，看看这条语句是如何工作的：
name = 'Alice'
age = 33
if name == 'Alice':
print('Hi, Alice.')
elif age < 12:
print('You are not Alice, kiddo.')
这里的elif语句检查年龄，如果小于12，就显示相应的信息。图2-4展示了这些代码对应的流程图。
图2-4 一条elif语句对应的流程图
如果age < 12为True且name == 'Alice'为False，就执行elif子句。然而，如果这两个条件都为False，Python将跳过所有的子句。不能保证至少有一条子句会被执行，在有一系列elif语句的情况下，将执行其中的一条子句或不执行任何子句。找到一条条件为True的语句后，将自动跳过其他所有的elif子句。请打开一个新的文件编辑器窗口，输入下面的代码，并将其保存为vampire.py：
name = 'Carol'
age = 3000
if name == 'Alice':
print('Hi, Alice.')
elif age < 12:
print('You are not Alice, kiddo.')
elif age > 2000:
print('Unlike you, Alice is not an undead, immortal vampire.')
elif age > 100:
print('You are not Alice, grannie.')
这里新增了两条elif语句，让程序根据age的值以不同的方式问候用户。图2-5展示了这些代码的流程图。
图2-5 与程序vampire.py中多条elif语句对应的流程图
不同elif语句的排列顺序很重要，我们来重新排列它们，以引入bug。前面说过，找到一个结果为True的条件后，将跳过余下的所有elif子句，因此如果交换程序vampire.py中一些子句的位置，将出现问题。请将代码修改成下面这样，再保存为vampire2.py：
name = 'Carol'
age = 3000
if name == 'Alice':
print('Hi, Alice.')
elif age < 12:
print('You are not Alice, kiddo.')
❶ elif age > 100:
print('You are not Alice, grannie.')
elif age > 2000:
print('Unlike you, Alice is not an undead, immortal vampire.')
假设这些代码执行前，变量age包含的值为3000，你可能以为这些代码将显示字符串'Unlike you, Alice is not an undead, immortal vampire.'。然而，因为条件age > 100为True（毕竟3000大于100）❶，所以将显示字符串'You are not Alice, grannie.'，并自动跳过其余的elif语句。前面说过，最多会执行一个子句，因此elif语句的排列顺序很重要。
图2-6展示了这些代码对应的流程图。注意，相比于图2-5，这里交换了包含age > 100和age > 2000的菱形的位置。
图2-6 程序vampire2.py的流程图（从逻辑上说，路径X永远不会出现，因为如果age大于2000，它就必然大于100）
在最后一条elif语句后面，可添加一条else语句。如果这样做，将有（且只有）一个子句被执行。如果if语句和所有elif语句中的条件都为False，将执行else子句。例如，我们重新创建这个程序，在其中同时使用if、elif和else语句：
name = 'Carol'
age = 3000
if name == 'Alice':
print('Hi, Alice.')
elif age < 12:
print('You are not Alice, kiddo.')
else:
print('You are neither Alice nor a little kid.')
图2-7展示了这些新代码（被保存为文件littleKid.py）对应的流程图。
图2-7 程序littleKid.py对应的流程图
这种流程控制结构的含义如下：如果第一个条件为True，就这样做；如果第二个条件为True，就那样做；否则就做第三件事情。同时使用if、elif和else语句时，务必牢记下面这些有关排列顺序的规则，以免出现类似于图2-6所示的bug。首先，有且只有一条if语句，所有elif语句都必须跟在if语句后面；其次，要确保有且只有一条子句被执行，就在末尾添加一条else语句。
如你所见，流程控制语句可让程序更精巧，但也可能导致程序更复杂。不用绝望，经过更多的编码练习后，你就能够更加得心应手地应对这种复杂性。所有程序员在其职业生涯中都会遇到如下情况：不小心将<=录入成了<，导致程序不能正确运行。这样的小错人人都会犯。
学习布尔值和if-else语句后，来编写一些程序。打开一个新的文件编辑器窗口，输入下面的代码，并将其保存为oppositeday.py：
today_is_opposite_day = True
# 根据today_is_opposite_day的值相应地设置say_it_is_opposite_day
❶ if today_is_opposite_day == True:
say_it_is_opposite_day = True
else:
say_it_is_opposite_day = False
# 如果今天是反转日，就反转say_it_is_opposite_day的值
if today_is_opposite_day == True:
❷ say_it_is_opposite_day = not say_it_is_opposite_day
# 指出今天是不是反转日
if say_it_is_opposite_day == True:
print('Today is Opposite Day.')
else:
print('Today is not Opposite Day.')
运行这个程序时，输出'Today is not Opposite Day.'。在这个程序中，有两个变量：在程序开头，将变量today_is_opposite_day设置成了True；接下来的if语句检查这个变量❶，如果它为True，就将变量say_it_is_opposite_day也设置为True，否则将变量say_it_is_opposite_day设置为False。第二条if语句检查today_is_opposite_day是否为True，如果是，就反转变量say_it_is_opposite_day（即将其设置为相反的布尔值）❷。最后，第三条if语句检查say_it_is_opposite_day是否为True，如果是，就显示'Today is Opposite Day.'；否则就显示'Today is not Opposite Day.'。
如果将这个程序的第一行改为today_is_opposite_day = False，再次运行这个程序，它依然显示'Today is not Opposite Day.'。如果此时审视这个程序，将发现第一条if-else语句将say_it_is_opposite_day设置为False；第二条if语句的条件为False，因此其代码块被跳过；最后，第三条if语句的条件还是False，因此显示'Today is not Opposite Day.'。
因此，如果今天不是反转日，程序将正确地显示'Today is not Opposite Day.'；如果今天是反转日，程序将显示'Today is not Opposite Day.'，这也是正确的，因为反转日就该反着说。从逻辑上说，不管变量today_is_opposite_day被设置为True还是False，这个程序都不可能显示'Today is Opposite Day.'。实际上，这个程序与只包含代码print('Today is not Opposite Day.')的程序等效，这就是不应按程序员编写的代码行数支付报酬的原因所在。
第1章说过，硬盘和闪存制造商如何使用不同的TB和GB定义，在产品容量方面做虚假宣传。我们来编写一个程序，计算宣传的容量与实际容量相差多大。打开一个新的文件编辑器窗口，输入如下代码，并保存为dishonestcapacity.py：
print('Enter TB or GB for the advertised unit:')
unit = input('>')
# 计算宣传的容量与实际容量的比值
if unit == 'TB' or unit == 'tb':
discrepancy = 1000000000000 / 1099511627776
elif unit == 'GB' or unit == 'gb':
discrepancy = 1000000000 / 1073741824
print('Enter the advertised capacity:')
advertised_capacity = input('>')
advertised_capacity = float(advertised_capacity)
# 计算实际容量，并通过舍入保留两位小数
#再将其转换为字符串，以便进行拼接
real_capacity = str(round(advertised_capacity * discrepancy, 2))
print('The actual capacity is ' + real_capacity + ' ' + unit)
这个程序首先让用户输入宣传中使用的容量单位（TB或GB）：
# 计算宣传的容量与实际容量的比值
if unit == 'TB' or unit == 'tb':
discrepancy = 1000000000000 / 1099511627776
elif unit == 'GB' or unit == 'gb':
discrepancy = 1000000000 / 1073741824
TB比GB大，而单位越大，宣传的容量与实际容量相差越多。这里的if和elif语句使用了布尔运算符or，确保不管用户输入的单位是大写还是小写，这个程序都能正常运行。如果用户输入的是其他单位，那么if子句和elif子句都不会运行，因此不会给变量discrepancy赋值。后面在程序试图使用变量discrepancy时，就会引发错误。这一点将稍后介绍。
接下来，用户输入宣传的容量（以指定的单位为单位）：
# 计算实际容量，并通过舍入保留两位小数 #再将其转换为字符串，以便进行拼接 real_capacity = str(round(advertised_capacity * discrepancy, 2))
这行代码做了很多工作，以用户输入的单位TB和宣传容量10为例来说明这行代码的执行情况。在这行代码的最里面，将advertised_capacity和discrepancy相乘。结果为实际容量，但可能有很多位小数。鉴于此，将这个结果作为第一个参数传递给round()，并将第二个参数设置为2。在上述示例中，round()函数调用返回的结果为9.09。这是一个浮点数，但我们需要的是字符串格式，以便在下一行代码中通过拼接来生成消息字符串。为此，我们将它传递给函数str()。Python执行这行代码的过程如下：
如果用户输入的单位不是TB、tb、GB或gb，if和elif语句中的条件都将为False，因此根本不会创建变量discrepancy。但直到Python试图使用这个不存在的变量，用户才知道出错了。此时，Python将抛出NameError: name 'discrepancy' is not defined错误，并指出错误出在给变量real_capacity赋值的代码行。
然而，出现这种bug的根本原因在于，程序无法处理用户输入无效单位的情况。对于这种错误，处理方式有很多，但最简单的方式是添加一条else语句，在其中显示类似于“You must enter TB or GB”这样的消息，并调用函数sys.exit()来退出程序（这个函数将在第3章介绍）。
这个程序的最后一行代码显示实际的硬盘容量，方法是将变量real_capacity和unit包含的字符串拼接起来，生成一个消息字符串：
print('The actual capacity is ' + real_capacity + ' ' + unit)
实际上，硬盘和闪存制造商的虚假宣传程度更严重：在我的笔记本计算机中，有一个用于备份的256 GB SD卡。如果按真实的GB计算，容量应为274 877 906 944字节；即便按虚假的GB计算，也应该有256 000 000 000字节，但我的计算机报告说，实际容量为255 802 212 352字节。有趣的是，真实容量比宣传的容量还要小。
通过使用结果为True或False的表达式（也称为条件），可以让程序做出决定：执行哪些代码及跳过哪些代码。这些条件是使用比较运算符==、!=、<、>、<=或>=对两个值进行比较且结果为布尔值的表达式。还可以使用布尔运算符and、or或not将表达式合并为更复杂的表达式。Python使用缩进来标识代码块。在本章中，在if、elif和else语句中使用了代码块，但正如你将看到的，在其他Python语句中，也可使用代码块。本章介绍的流程控制语句使你能够编写出更聪明的程序。