《Python資料科學實踐指南》——2.4 流程控制

本節書摘來自華章計算機《python資料科學實踐指南》一書中的第2章，第2.4節，作者 紀路，更多章節内容可以通路雲栖社群“華章計算機”公衆号檢視。

到目前為止，我們所編寫的程式都是線性的程式，程式中的語句按照順序依次被執行，這樣的程式能實作的功能非常有限，而且還需要編寫大量的代碼，損失了編寫程式執行任務的大部分優勢。事實上，可以使用條件判斷及循環這兩種常用的方式更有效率地編寫程式。

帶有條件判斷的程式又稱為“分支程式”，這樣的程式由如三個部分構成。

這樣的代碼可以執行某些規則的比較，比如下面這段程式：

我們在性别分别為男或女時列印出不同的代詞，當然也可以做數學運算，比如使用取模的方式x % 2 == 0來判斷奇偶。還記得嗎？“==”代表的是比較，求值之後的結果是布爾型的true或false，而“=”代表的是指派，不要搞混這兩個概念。

python中另外一個重要的概念就是縮進。python不像其他語言使用“;”或“{”、“}”來分割代碼塊，python隻使用一個縮進來區分文法塊，比如上面代碼中的第二行及第四行。雖然很多人對這種方式頗有微詞，但是縮進處理的方法有一個好處，代碼在視覺上和邏輯上的結構是完全一緻的。比如下面這一段c代碼：

這段代碼是完全正确的，但是讀者能夠很輕易地區分出這段代碼中的兩個if是在同一個邏輯層級還是在不同的邏輯層級上。在python中正确的縮進應該是像下面這樣的：

這樣閱讀代碼的時候邏輯确實更加清晰了。除了簡單的if...else...語句之外，還有一個關鍵字“elif”，這個關鍵字是“else if”的縮寫，我們可以寫一個更加複雜的條件判斷語句：

在上面的程式中，elif語句的後面還可以寫一個條件判斷語句。需要注意的一點是，若elif語句之前的某個if或elif語句不成立， 就不會繼續執行下去了，是以條件判斷的順序很重要。

雖然條件判斷語句增強了我們編寫程式的能力，但還有一個大問題需要解決，那就是如何讓電腦任勞任怨地做我們為其安排的工作，這将會涉及2.2.2節将要介紹的流程控制方法。

python中的循環分為兩種，讓我們先從讀者可能比較熟悉的while循環說起。與條件判斷語句類似，while循環也是由條件判斷語句和代碼塊構成的，示例代碼如下：

上面的代碼是計算5 * 10這個語句的複雜寫法，先不要糾結這些細節，讓我們來看看while循環需要哪些東西。這段程式的本質是将10個5加起來，是以需要循環10次，這一點可以從iters這個變量中确認，而變量ans則用于存儲相加的總和。iters > 0是條件判斷語句，當這個語句的結果為false時，這個循環就會終止。而程式塊中一定要有一個語句用于減少iters的值，即iters -= 1這個語句，以保證循環最終會停止。我們可以在紙上手工計算這個程式，每一次疊代之後ans的值應該是：5，10，15，20，25，30，35，40，45，50。

如果忘記了增加iters -= 1會怎麼樣呢？結果就是這個程式永遠都不會終止，直到整數溢出錯誤發生，是以請一定要多加注意。

python的第二個循環方式是for循環，與其他程式設計語言一樣，for循環是一種比while更簡便的表達方式。雖然用while循環可以實作所有的循環，但是如果類似iters -= 1這樣的語句忘記寫了，或者寫錯了，就會發生死循環。而for循環在很多時候都能避免此類的情況發生，因為for循環實作的出發點就是循環次數是已知的。下面來看一個計算乘法的for循環版本：

這個程式中range()函數可以生成一個數列，遵循左閉右開的規則從0至9，讓我們使用for循環列印出來檢視一下：

在for循環中，in後面一定是一個序列，然後在每一次循環中序列中的值都會依次指派給iters，直到序列的最後一個值循環終止時為止。與序列的分片一樣，range可以傳入start、end、step三個參數，比如：

上面的程式會生成一個從5起始，到50終止，步長為5的序列。如果要生成的序列過長，可以使用xrange()函數代替range()函數，xrange()函數是range()函數的生成器版本，可以在序列很長的時候節約記憶體。

與其他語言一樣，python的兩種循環都支援continue和break語句，比如：

在上面的程式中，第一個if中的continue會在ans能在被3整除的時候跳過目前這個循環，是以可以發現在輸出結果中3、6和9不見了。而第二個if語句在使用break語句時如果ans大于10就會跳過整個循環程式塊，即使循環次數沒有達到100次也會跳出。

python中不需要用“;”和“{}”來對代碼塊進行分割，而是使用縮進來進行分割。有些初學者在使用文本編輯器時往往沒有注意空格縮進與tab的差別，導緻程式執行出錯，這是需要注意的。而且一旦決定分隔符的空格數就要一直使用相同的空格數作為縮進，通常來說，python官方建議使用4個空格作為分隔符。不幸的是，sublime text 3的預設分割符是tab，讀者可以嘗試在performance>settings-user打開的檔案中插入兩行，以確定換行之後自動插入4個空格的縮進：

在python中，空白行是沒有任何意義的，用來保證美觀即可。通常來說，邏輯上無關的程式塊之間需要用兩個空行進行分割。注釋同樣沒有意義，通常以“#”開頭。多行注釋可以用來進行大段的描述，使用三引号進行表達，下面就列出幾種常見的python注釋。

單行注釋：

多行注釋：