導讀：條件語句通過一個或多個布爾表達式的執行結果（真值或假值）決定下一步的執行方向。所謂布爾表達式，即對某個對象進行布爾運算，產生一個bool值。條件語句的運行邏輯為：如果條件被滿足（返回真值），可以做某件事情；如果條件不滿足（返回假值），就做另一件事情，或什么也不做。

作者：李明江 張良均 周東平 張尚佳

如需轉載請聯系大數據（ID：hzdashuju）

通過圖1，可以對條件語句的運行機制作有一個簡單的了解。虛線框內是一個選擇結構，此結構中包含一個判斷條件和兩條執行語句，以及連接各部分的流向線。根據判斷條件（布爾表達式）返回值的情況，程序將選擇執行語句1或語句2。

▲圖1 條件語句結構

在Python中，實現選擇結構最普遍的工具是if語句。此外，try語句專門用于異常處理，其內在邏輯也符合選擇結構。

01 if、elif與else

if語句中包含3種條件判斷句式，即if、elif和else。其中，if與elif部分都包含判斷條件，當判斷條件都不成立時，程序才能執行else部分的代碼。

if語句最基礎的形式是if-else，其基本語法格式如下。

if?條件表達式：操作語句1 else：操作語句2

if-else語句常用的參數及說明：

• 條件表達式：接收布爾表達式，表示判斷條件是否成立。無默認值

• 操作語句：接收操作語句，表示執行一段代碼。無默認值

if-else語句執行時，程序首先判斷if部分條件表達式的真假。如果條件表達式返回真值，則執行操作語句1；如果返回假值，則執行操作語句2。

if-else語句的形式很簡單，通過條件判斷的結果即可決定下一步的執行方向，具有兩條分支。以編寫一個賬戶密碼登錄界面為例，介紹該語句的使用，如代碼清單①所示。

• 代碼清單① if-else語句實現登錄界面

In[1]:????name?=?input?('請輸入用戶名：')password?=?input?('請輸入密碼：')if?name?==?"Lucy"?and?password?==?"123456":print?('****登錄成功，歡迎！*****')else:print?('-----您的輸入有誤，登錄失敗！-----')????Out[1]:????請輸入用戶名：Lucy請輸入密碼：123-----您的輸入有誤，登錄失敗！-----??In[2]:????name?=?input?('請輸入用戶名：')password?=?input?('請輸入密碼：')if?name?==?"Lucy"?and?password?==?"123456":print?('****登錄成功，歡迎！*****')else:print?('-----您的輸入有誤，登錄失敗！-----')????Out[2]:????請輸入用戶名：Lucy請輸入密碼：123456****登錄成功，歡迎！*****???

在代碼清單①中，使用input函數以支持交互式的輸入，并在函數括號內插入文字進行了輸入提示，增強了登錄界面的人性化。在if部分的條件判斷式中，使用and運算符進行且運算，只有賬戶和密碼都輸入正確才能成功登錄，從而增加了安全性。

if-else語句可以縮減為單行形式，其基本語法格式如下。

操作語句1?if?條件表達式?else?操作語句2

if-else語句單行形式語法格式中的參數說明與圖1一致。如果條件表達式返回的結果為真，則執行if前面的操作語句1，否則執行else后面的操作語句2。

if-else語句使用單行形式的目的主要在于增加代碼的簡潔性，其基本使用方法如代碼清單②所示。

• 代碼清單② if-else語句的單行形式

In[3]:????num1,?num2?=?11,?90print('num1加num2為百分數')?if?1000?>?num1?+?num2?>100?else?print('num1加num2不為百分數')?Out[3]:????num1加num2為百分數

if-else語句有明顯的缺陷，即只能實現兩條分支。實際工作中需要用到的條件分支數目可能難以想象，擴展if語句的分支需要用到elif句式。elif是“else if”的縮寫，即“下一條件是否成立？”。

使用elif有簡潔、減少過分縮排的效果。將elif代碼塊放在if和else之間，就組成了if-elif-else語句。理論上，if語句中的elif可以無限多。if-elif-else語句與if-else語句其實是等價的，后者相當于前者中elif個數為0或不執行的情況。由于if-elif-else語句能提供更多條件分支，因此被普遍使用，其基本語法格式如下。

if?條件表達式1：操作語句1 elif?條件表達式2：操作語句2 else：操作語句3

if-elif-else語句語法格式中的參數與上文說明一致。該語句執行時，按照從上到下的順序，依次檢查每個條件表達式返回值的情況，任何一個條件表達式返回真值，就執行該表達式下面的操作語句。若所有條件表達式都返回假值，則執行else下面的操作語句。

if-elif-else語句相對于if-else語句優勢明顯，可以實現更為復雜的功能。使用if-elif-else語句實現年齡段的判斷，如代碼清單③所示。

• 代碼清單③ 使用if-elif-else語句實現年齡段的判斷

In[4]:????age?=?input('請輸入您的年齡：')age?=?int(age)if?age?<?18:print('未成年人！')elif?age?>=?18?and?age?<=?25:print('青年人！')elif?age?>?25?and?age?<=?60:print('中年人！')else:print('老年人！')???Out[4]:????請輸入您的年齡:?20青年人！????

代碼清單③通過比較運算符實現了年齡段劃分，并能區分年齡段界限，避免邏輯出錯。input函數將接收的任何數據類型都默認為str，如果不在該代碼中插入轉換接收數據類型的語句，程序將無法執行。這是因為，接收的年齡數據會被用于和后續的年齡數值比較，而number與str是無法比較的。

需要說明，if語句還有一種形式是if-if-else，這一形式中的if可以有多個，從而實現多分支。與if-elif-else語句相比，差異不僅僅存在于形式上，性能上也同樣有區別，使用多個if的效率更低，它實際上是多重if語句。

if語句支持嵌套，即在一個if語句中嵌入另一個if語句，從而構成不同層次的選擇結構。嵌套的意義在于實現多層選擇結構。使用嵌套對條件語句的功能有升華作用，這與elif是相似的，elif將有限的條件分支擴展，嵌套則提供了建立多層選擇結構的工具，兩者分別在不同的維度上提升了if語句的功能性。使用嵌套需要以不同的縮進長度劃分代碼結構的層次，因此嵌套時要特別注意縮進的規范性。

嵌套選擇結構具有很廣的應用場景，以下給出一個例子。假設系統中存儲了5個用戶的身份信息，分別是：來自英國的Tom，35歲；來自法國的Frank，35歲；來自德國的Bob，35歲；來自澳大利亞的Washington，51歲；來自南非的Jane，21歲。

設計一個程序，詢問用戶的部分信息，在對方不說出自己名字的情況下識別其身份，如代碼清單④所示。

• 代碼清單④ 嵌套if-elif-else語句

In[5]:????age?=?input('請輸入你的年齡：')age?=?int(age)if?age?==?35:nation?=?input('請輸入你的國籍：')if?nation?==?'英國':print('你是Tom!?')elif?(nation?==?'法國'):print('你是Frank!?')else:print('你是Bob!?')elif?age?==?21:print('你是Jane，來自南非!?')elif?age?==?51:print('你是Washington，來自澳大利亞!?')else:print('請輸入正確年齡值!?')??Out[5]:????請輸入你的年齡：35請輸入你的國籍：法國你是Frank!????

從代碼清單④可以看到，該程序具有兩層選擇結構。第1層用于詢問年齡，程序通過接收的年齡，可以判斷輸入者是Jane、Washington或其他3個同齡人中的一個；若收到的值不在這5人年齡范圍中，則提示輸入出錯；若收到的值是3個同齡人的歲數，則進入下一層選擇結構，即詢問國籍；通過詢問國籍，程序可以準確報出輸入者的信息。

使用if語句時，需要注意以下幾點。

條件判斷語句應盡量簡單，若語句復雜則應當將運算先放到一個變量中。

Python的條件語句中允許常用的數值比較運算（==，!=，>，>=，<，<=）。

Python允許無限次if語句嵌套，但實際編程中如果必須用到3級到4級嵌套，建議考慮用其他方法編寫代碼，嵌套超過兩層會使程序的運行效率大打折扣。

02 try、except與else

如果運行途中發生錯誤事件，程序的執行將中斷，并創建異常對象。異常是程序在正常流程控制以外采取的動作，當它被引發時，計算機將自動尋找異常處理程序，以幫助程序恢復正常運行。

要保證程序的正常運行，就需要排除錯誤，錯誤要么是語法上的，要么是邏輯上的。語法錯誤的出現表明程序在結構上出現了問題，可以在程序執行前加以糾正。邏輯錯誤可能是缺少輸入或輸入不正確，某些情況下，也可能是根據輸入無法生成預期的結果。邏輯錯誤難以預防，必須使用異常處理程序來應對。

計算機語言針對可能出現的錯誤定義了異常類型，某種錯誤引發對應的異常時，異常處理程序將被啟動，從而恢復程序的正常運行。Python中定義的異常類型大致分為數值計算錯誤、操作系統錯誤、無效數據查詢、Unicode相關的錯誤和警告等幾類，如下所示。

Python異常類：

• BaseException：所有異常的基類

• Exception：常規異常的基類

• StandardError：所有的內建標準異常的基類

• ArithmeticError：所有數值計算異常的基類

• FloatingPointError：浮點計算異常

• OverflowError：數值運算超出最大限制

• ZeroDivisionError：除零

• AssertionError：斷言語句失敗

• AttributeError：對象不包含某個屬性

• EOFError：沒有內建輸入，到達EOF標記

• EnvironmentError：操作系統異常的基類

• IOError：輸入/輸出操作失敗

• OSError：操作系統異常

• WindowsError：系統調用失敗

• ImportError：導入模塊/對象失敗

• KeyboardInterrupt：用戶中斷執行

• LookupError：無效數據查詢的基類

• IndexError：序列中沒有此索引

• KeyError：映射中沒有這個鍵

• MemoryError：內存溢出異常

• NameError：未聲明/初始化對象

• UnboundLocalError：訪問未初始化的本地變量

• ReferenceError：弱引用試圖訪問已經垃圾回收了的對象

• RuntimeError：一般的運行時異常

• NotImplementedError：尚未實現的方法

• SyntaxError：語法錯誤導致的異常

• IndentationError：縮進錯誤導致的異常

• TabError：Tab和空格混用

• SystemError：一般的解釋器系統異常

• TypeError：對類型無效的操作

• ValueError：傳入無效的參數

• UnicodeError：Unicode相關的異常

• UnicodeDecodeError：Unicode解碼時的異常

• UnicodeEncodeError：Unicode編碼錯誤導致的異常

• UnicodeTranslateError：Unicode轉換錯誤導致的異常

• Warning：警告的基類

• DeprecationWarning：關于被棄用的特征的警告

• FutureWarning：關于構造將來語義會有改變的警告

• UserWarning：用戶代碼生成的警告

• PendingDeprecationWarning：關于特性將會被廢棄的警告

• RuntimeWarning：可疑的運行時行為(runtime behavior)的警告

• SyntaxWarning：可疑語法的警告

• ImportWarning：用于在導入模塊過程中觸發的警告

• UnicodeWarning：與Unicode相關的警告

• BytesWarning：與字節或字節碼相關的警告

• ResourceWarning：與資源使用相關的警告

異常體系內部有層次關系，即某些異常屬于某個異常的子類，該異常又可能是另一異常的子類。較低層次、更具細節的異常是某些異常的子類，這些高層次的異常則稱為基類，子類和基類是相對的。Python異常體系中的部分關系如圖2所示。

▲圖2 Python常見異常體系

在圖2中，越下面的異常，其層次越低，細節更明顯，它們總有更高層次的基類。

Python使用try語句處理異常，該語句一般包括try、except和else三個句式，組成try-except-else的形式。try部分包含一個嘗試執行的代碼塊，except部分是特定異常的處理對策，else部分則在程序運行正常時執行。

try語句可以視為一種條件分支，與if語句的區別是try語句并不包含條件判斷式，執行的流向也不取決于條件表達式，而依賴于代碼塊能否執行。但其內在邏輯和運行流程與if語句是相似的，符合條件分支的特征，其基本語法格式如下。

try:操作語句1 except?錯誤類型1:操作語句2 except?錯誤類型2:操作語句3 else:操作語句4

try語句常用的語法格式及其參數說明如下所示。

try-except-else語句常用的語法格式及其參數說明：

• 錯誤類型：接收Python異常名，表示符合該異常則執行下面語句。無默認值

• 操作語句：接收操作語句，表示執行一段代碼。無默認值

運行try-except-else語句時，程序首先執行try代碼塊，即可能出錯的試探性語句，這可能導致致命性錯誤使得程序無法繼續執行；如果try代碼塊確實無法執行，就可能執行某個except代碼塊。

執行一個except代碼塊的條件是，系統捕捉的異常類型和該代碼塊標識的類型相符合；如果try代碼塊的語句正常執行，就接著執行else代碼塊的語句。

如果try部分無法執行，也沒有找到相應的except代碼塊，就將異常消息發送給程序調用端，如Python Shell，Python Shell對異常消息的默認處理則是終止程序的執行并打印具體的出錯信息。這也是在Python Shell中執行程序錯誤后所出現的出錯打印信息的由來。

在try語句中，except與else代碼塊都是可選的。except代碼塊可以有0或多個；else代碼塊可以有0或1個。但要注意，else語句的存在必須以except語句的存在為前提，在沒有except語句的try語句中使用else語句，會引發語法錯誤。

try語句中沒有else時，就構成try-except語句，如代碼清單⑤所示。

• 代碼清單⑤ try語句處理除零異常

In[6]:????number?=?0#?以變量number作被除數，嘗試運行除法操作try:print('1.0?/?number?=',?1.0?/?number)#?如果異常是除零異常，輸出提示信息except?ZeroDivisionError:print('***除數為0***')?Out[6]:????***除數為0***

在代碼清單⑤中，由于0不能做除數，因此引發了除零異常。except代碼塊由于給出了ZeroDivisionError的解決方案，因此被執行，程序得以完整地運行。

代碼清單⑤所展示的異常之間的層次差別是有意義的，這在程序執行過程中可以體現，如代碼清單⑥所示。

• 代碼清單⑥ Python異常層次差異

In[7]:????dict1={'a':?1,?'b':?2,?'v':?22}#?嘗試索引賦值dict中不存在的值try:x?=?dict1['y']except?LookupError:print('查詢錯誤')except?KeyError:print('鍵錯誤')else:print(x)????Out[7]:????查詢錯誤????In[8]:????#?調換LookupError和KeyError處理代碼塊的順序dict2={'a':?1,?'b':?2,?'v':?22}#?嘗試索引賦值dict中不存在的值try:x?=?dict2['y']except?KeyError:print('鍵錯誤')except?LookupError:print('查詢錯誤')else:print(x)????Out[8]:????鍵錯誤?

代碼清單⑥展示的try-except-else語句嘗試查詢不在dict中的鍵值對，從而引發了異常。這一異常準確地說應屬于KeyError，但由于KeyError是LookupError的子類，且在代碼清單⑥中將LookupError置于KeyError之前，因此程序優先執行該except代碼塊。所以，使用多個except代碼塊時，必須堅持對其規范排序，要從最具針對性的異常到最通用的異常。

除自然發生的異常外，Python中的raise語句可用于故意引發異常。使用該語句引發異常時，只需在raise后輸入異常名即可，如代碼清單⑦所示。

• 代碼清單⑦ raise語句

In[9]:????#?嘗試引發IndexErrortry:raise?IndexErrorexcept?KeyError:print?('in?KeyError?except')except?IndexError:print('in?IndexError?except')else:print('no?exception')???Out[9]:????in?IndexError?except

本文摘編自《Python3智能數據分析快速入門》，經出版方授權發布。

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總結

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