【課件】數(shù)據(jù)結構-浙教版（2019）高中信息技術必修一課件

第三章算法的程序實現(xiàn)3.2Python語言程序設計

必修1《數(shù)據(jù)與計算》3.2.8數(shù)據(jù)結構

學習目標

集合

表達式順序結構選擇結構循環(huán)結構

表達式

數(shù)據(jù)結構

1、由運算符、操作數(shù)(常量及變量)構成。2、按運算符優(yōu)先級來進行運算。3、賦值運算符不參與計算。

·定義·表達式的值1，每個表達式都有一個值2，表達式中有小數(shù)參與計算或有除號計算，則一定是float型（小數(shù)）表達式表達式的值-4+842*(3+4/2)10.01>=2False8and9True0or-1True

表達式

數(shù)據(jù)結構

·表達式的真值表數(shù)據(jù)類型值（False）值（True）布爾False(與0等價)True(與1等價)數(shù)值0、0.0非零的數(shù)值字符串''、""(空字符串）非空字符串容器[]、()、{}、set()至少有一個元素的容器對象NoneNone非None對象

順序結構

數(shù)據(jù)結構

·定義

順序結構就是讓程序按照從頭到尾的順序依次執(zhí)行每一條Python代碼，不重復執(zhí)行任何代碼，也不跳過任何代碼。例如：

a=3a+=2print(a)輸出結果：5

選擇結構

數(shù)據(jù)結構

·定義

選擇結構也稱分支結構，就是讓程序“拐彎”，有選擇性的執(zhí)行代碼；換句話說，可以跳過沒用的代碼，只執(zhí)行有用的代碼。在Python語言中，ifelse語句可以實現(xiàn)這種選擇功能。ifelse語句if語句--單分支結構ifelse語句--雙分支結構ifelifelse語句--多分支結構

選擇結構

數(shù)據(jù)結構

·if語句語法格式：

if表達式：代碼塊執(zhí)行流程：開始代碼塊表達式結束TrueFalse“:”必須添加，代表后面的語句都是if語句內代碼塊的標志縮進：若代碼塊內都是相同的縮進格式，則說明此代碼塊都是if條件成立時需執(zhí)行的語句塊。表達式：表示if語句的條件，若表達式的值為True，則執(zhí)行下面的代碼塊；若值為False則不執(zhí)行代碼塊

選擇結構

數(shù)據(jù)結構

·ifelse語句語法格式：

if表達式：代碼塊1

else:代碼塊2執(zhí)行流程：開始代碼塊1表達式結束TrueFalse代碼塊2else后面也必須添加“:”代碼塊1和代碼塊2的縮進格式必須一樣，否則就報錯。

選擇結構

數(shù)據(jù)結構

·ifelifelse語句語法格式：

if表達式1

：代碼塊1

elif表達式2:代碼塊2

else:代碼塊3執(zhí)行流程：開始代碼塊1表達式1結束TrueFalse代碼塊2else語句和代碼塊3可以省略。表達式1代碼塊3TrueFalse

選擇結構

數(shù)據(jù)結構

注意：

1、選擇結構中，不管有多少分支，都只會執(zhí)行一個分支或一個也不執(zhí)行，不會同時執(zhí)行多個分支。2、在Python中沒有switch–case語句。例如：a=int(input(“請輸入數(shù)”))ifa>0:b=a+1print(b)a=int(input(“請輸入數(shù)”))ifa>0:b=a+1else:b=a+2print(b)a=int(input(“請輸入數(shù)”))ifa>0:b=a+1elifa>5:b=a+3else:b=a+2print(b)

選擇結構

數(shù)據(jù)結構

·if語句的嵌套

三種選擇結構都可以相互嵌套例如：if表達式1：if表示式2：代碼塊1else：代碼塊2if表示式1：if表達式2：代碼塊1else：代碼塊2else：if表達式3：代碼塊3if表示式1：if表達式2：代碼塊1else：代碼塊2elif：if表達式3：代碼塊3elif表達式4：代碼塊4else：代碼塊5else:if表達式5：代碼塊6

選擇結構

數(shù)據(jù)結構

·pass語句

空語句。pass不做任何事情，一般用做占位語句，為了保持程序結構的完整性。例如：age=int(input("請輸入你的年齡："))ifage<12:print("嬰幼兒")elifage>=12andage<18:print("青少年")elifage>=18andage<30:print("成年人")elifage>=30andage<50:

passelse:print("老年人")使用pass語句比使用注釋更加優(yōu)雅。

選擇結構

數(shù)據(jù)結構

·assert語句

又稱斷言語句，可以看做是功能縮小版的if語句，它用于判斷某個表達式的值，如果值為真，則程序可以繼續(xù)往下執(zhí)行；反之，Python解釋器會報AssertionError錯誤。格式：assert表達式或者assert表達式[，參數(shù)]if表達式==True:程序繼續(xù)執(zhí)行else:程序報AssertionError錯誤

（或者參數(shù)）參數(shù)：一般為字符串信息

選擇結構

數(shù)據(jù)結構

·assert語句

例如：mathmark=int(input(“請輸入數(shù)值：”))#斷言數(shù)學考試分數(shù)是否位于正常范圍內assert0<=mathmark<=100，“超出范圍”#只有當mathmark位于[0,100]范圍內，程序才會繼續(xù)執(zhí)行print("數(shù)學考試分數(shù)為：",mathmark)輸出結果：請輸入數(shù)值：159Traceback(mostrecentcalllast):File"C:\Users\mengma\Desktop\file.py",line3,in<module>assert0<=mathmark<=100，“超出范圍”AssertionError：超出范圍

選擇結構

數(shù)據(jù)結構

·assert語句

雖然斷言是一種快速而簡便的觸發(fā)異常的方式。但是有些情況卻并不能使用。1、斷言可能會給出錯誤的異常類型2、當使用-o標識時，執(zhí)行了斷言會導致代碼被徹底中斷。（-o或-oo優(yōu)化標識，能夠通過變異卻不會被執(zhí)行。）斷言的使用場合：1、運行時對程序邏輯的檢測2、合約性檢查（比如前置條件，后置條件）3、程序中的常量4、檢查文檔5、防御性的編程

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·range函數(shù)Python的內置函數(shù)，返回的是一個迭代器。

格式：

range([start,]stop[,step])

1、start：計數(shù)從start開始。默認從0開始，可以缺省。

2、stop：計數(shù)到stop結束，但不包括stop。不能缺省。

3、step：步長，默認為1?？梢匀笔　Ｗ⒁猓寒攕tep不缺省的時，start一定不缺省例如：list(range(5))list(range(0,5))list(range(-5,-1,-1))[0,1,2,3,4][0,1,2,3,4][]

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·range函數(shù)

range三個參數(shù)的操作和序列的切片操作很類似。

例如：list(range(1,5,2))list(range(-5,-1,2))list(range(-1))list(range(0))list(range(-1,-5))list(range(1,5,-2))list(range(5,1,-2))[1,3][-5,-3][][][][][5,3]

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·while循環(huán)語法格式：

while條件表達式：

循環(huán)體執(zhí)行流程：開始循環(huán)體表達式結束TrueFalsewhile條件表達式必須添加“:”具體流程為：首先判斷條件表達式的值，其值為真（True）時，則執(zhí)行循環(huán)體中的語句，當執(zhí)行完畢后，再回過頭來重新判斷條件表達式的值是否為真，若仍為真，則繼續(xù)重新執(zhí)行循環(huán)體...如此循環(huán)，直到條件表達式的值為假（False），才終止循環(huán)。

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·while循環(huán)num=1a=0whilenum<100:

a+=1num+=1print("a=",a)print("num=",num)例如：輸出結果：a=99num=100由左邊的例子可知：1、循環(huán)體運行了99次2、循環(huán)條件的判斷執(zhí)行了100次

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·while循環(huán)

Python中，while循環(huán)支持else分支。

格式：while<CONDITION>:CODEelse:CODE_ELSE執(zhí)行流程：開始循環(huán)體表達式結束TrueFalse代碼塊注意：

while的else分支表示當正常退出while循環(huán)的時候所執(zhí)行的代碼分支。所謂正常退出，是指不是通過break跳出的情況，也就是正常把所有循環(huán)條件輪完的情況，否則程序不執(zhí)行else分支中的代碼塊。

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·while循環(huán)y=int(input(“請輸入值”))x=y//2whilex>1:ify%x==0:print(y,"hasafactor:",x)breakx-=1else:print("yisaprime")print(f'y={y}')例如：（判斷一個數(shù)(如下面的y)是否是質數(shù)）輸出結果：請輸入值：17yisaprimey=17請輸入值：16yhasafactor:8y=16

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·for循環(huán)語法格式：

for迭代變量in<Sequence>：

代碼塊執(zhí)行流程：開始循環(huán)體序列中是否有項結束有沒有1、迭代變量用于存放從序列類型變量中讀取出來的元素，所以一般不會在循環(huán)中對迭代變量手動賦值；2、代碼塊指的是具有相同縮進格式的多行代碼（和while一樣），由于和循環(huán)結構聯(lián)用，因此代碼塊又稱為循環(huán)體。3、Sequence：字符串、列表、元組、字典、集合取下一項

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·for循環(huán)print("計算1+2+...+100的結果為：")#保存累加結果的變量result=0foriinrange(101):result+=iprint(result)例如：輸出結果：計算1+2+...+100的結果為：5050由左邊的例子可知：1、迭代變量取值為：0~1002、range為迭代：0~100

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·for循環(huán)語法格式：

for迭代變量in<Sequence>：CODEelse:CODE_ELSE執(zhí)行流程：開始循環(huán)體序列中是否有項結束有沒有

每次迭代時，for從序列中取一個元素賦值給控制變量i，下一輪迭代取下一個元素再賦值給i。和其它語言不太一樣，for中的控制變量不會在for循環(huán)完后消失，它會保持最后一個被迭代的元素值。

原因：python中for不算是代碼塊，也就是說沒有自己的名稱空間。取下一項代碼塊for循環(huán)中的else分支和while循環(huán)中的功能是一樣的

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·for循環(huán)foriin'Python':print(i)例如：遍歷一個字符串例如：遍歷一個列表L=["aa","bb","cc"]foriinL:print(i)例如：遍歷一個元組L=（"aa","bb","cc"）foriinL:print(i)例如：遍歷一個集合L={1,3,8}foriinL:print(i)Pythonaabbccaabbcc813a=>1b=>2c=>3

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·for循環(huán)D={'a':1,'b':2,'c':3}forkeyinD:print(key,"=>",D[key])例如：遍歷一個字典，迭代的是key例如：通過keys()迭代字典D={'a':1,'b':2,'c':3}forkeyinD.keys():print(key,"=>",D[key])例如：直接迭代字典的value例如：同時迭代key和valueD={'a':1,'b':2,'c':3}forvinD.values():print(v)D={'a':1,'b':2,'c':3}fork,vinD.items():print(k,v)a=>1b=>2c=>3123a1b2c3

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·for循環(huán)L=[1111,2222]foriinL:i+=1print(L)例1：例2：L=[[1],[1,2],[1,2,3]]foriinL:i.append(0)print(L)輸出結果：輸出結果：[1111,2222][[1,0],[1,2,0],[1,2,3,0]]為什么會出現(xiàn)這樣的情況？

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·for循環(huán)L=[1111,2222]print(id(L[0]))print(id(L[1]))print("-"*15)foriinL:print(id(i))例如：輸出結果：4699009646990128---------------4699009646990128可見，變量i和列表中元素的內存地址是一致的for迭代時，實際上是從可迭代對象中取元素并進行賦值的過程。而且，python中變量賦值是按引用賦值的，所以每次迭代過程中賦值給控制變量的是那個元素的引用，而不是拷貝這個元素并賦值給控制變量。正因為是按引用賦值，所以迭代過程中修改賦值給控制變量i的不可變對象時會創(chuàng)建新對象，從而不會影響原始數(shù)據(jù)，但如果賦值給i的是可變對象，則修改i會影響原始數(shù)據(jù)。

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·for循環(huán)+range迭代foriinrange(3):print(i)foriin[0,1,2]:print(i)上面兩段代碼的結果是一樣的，但是過程很不一樣。

range()返回的是可迭代對象，說明序列數(shù)值是需要迭代一個臨時生成一個的，也就是說range()從始至終在內存中都只占用一個數(shù)值的內存空間。而[0,1,2]則是在內存中占用一個包含3數(shù)值元素的列表，然后for從這個列表對象中按照索引進行迭代。通俗地解釋下，foriinrange(3)開始迭代的時候，生成一個數(shù)值0，第二次迭代再生成數(shù)值1，第三次迭代再生成數(shù)值2，在第一次迭代的時候，1和2都是不存在的。而[0,1,2]則是早就存在于內存中，for通過list類型編寫好的迭代器進行迭代，每次迭代從已存在的數(shù)值中取一個元素。

在效率上，使用range()要比直接解析列表要慢一點，但是在內存應用上，range()的方式要比直接解析已存在的列表要好，特別是列表較大的時候。

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·for循環(huán)+zip()函數(shù)

zip()函數(shù)可以將多個序列（列表、元組、字典、集合、字符串以及range()區(qū)間構成的列表）中的值一一對應地取出來，然后放進一個元組中。它返回一個可迭代對象，可以直接通過list/set等函數(shù)將它們的內容一次性展現(xiàn)出來。格式：zip(iterable,...)例如：L=[1,2]S={'a','b','c','d'}list(zip(S,L))[('d',1),('a',2)]注意：集合是無序的，所以從S中取的元素是隨機的。當是其他序列時，它會從多個序列中分別取各序列中第1個元素、第2個元素、...第n個元素，各自組成新的元組。當多個序列中元素個數(shù)不一致時，會以最短的序列為準進行壓縮

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·for循環(huán)+zip()函數(shù)例如：L1=[1,2,3,4,5]L2=[11,22,33,44,55,66]L3=[111,222,333]for(x,y,z)inzip(L1,L2,L3):print("%d+%d+%d=%d"%(x,y,z,x+y+z))輸出結果：1+11+111=1232+22+222=2463+33+333=369

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·for循環(huán)+enumerate()函數(shù)

enumerate()函數(shù)用于將一個可遍歷的數(shù)據(jù)對象(如列表、元組或字符串)組合為一個索引序列，同時列出數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)下標，一般用在for循環(huán)當中。格式：enumerate(sequence,[start])

1、sequence：一個序列、迭代器或其他支持迭代對象。

2、start：下標起始位置。默認從0開始?？扇笔　＠纾簊eq=['one','two','three']fori,elementinenumerate(seq):print(i,element)輸出結果：0one1two2three

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·for循環(huán)的陷阱·陷阱一迭代操作是遞歸到數(shù)據(jù)對象中去的，而不是根據(jù)變量名進行迭代的。也就是說迭代的對象是內存中的數(shù)據(jù)對象。例1：L=['a','b','c','d','e']foriinL:ifiin"de":L+=["1","2"]print(i,end="")輸出結果：abcde1212例2：L=['a','b','c','d','e']foriinL:ifiin"de":L=L+["1","2"]print(i,end="")print()foriinL2:print(i,end="")輸出結果：abcdeabcde1212

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·for循環(huán)的陷阱·陷阱二迭代一個列表，迭代過程中刪除列表元素，達不到預定效果。例如：L=['a','b','c','d','e']foriinL:ifiin"bc":L.remove(i)print(i)print(L)輸出結果：b['a','c','d','e']

這個for循環(huán)的本意是想刪除b、c元素，但結果卻只刪除了b。通過結果可以發(fā)現(xiàn)，c根本就沒有被for迭代。

原因是列表的自動內存管理功能造成的，而for循環(huán)的迭代沒有自動檢測，繼續(xù)運行，從而導致達不到預想效果。有切片法，末尾刪除法都可以達到預想結果。

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·for循環(huán)的陷阱·陷阱二迭代并修改集合或字典時，一般情況，系統(tǒng)會報錯。例1：D={'a':1,'b':2,'c':3,'d':4,'e':5}foriinD:ifiin"bc":delD[i]print(i)print(D)輸出結果：bRuntimeError例2：S={'a','b','c','d','e'}foriinS:ifiin"bc":S.remove(i)print(i)print(S)輸出結果：bRuntimeError

雖然它們是可變序列，但是它們是以hashkey作為迭代依據(jù)的，只要增、刪元素，就會導致整個對象的順序hashkey發(fā)生改變，這是編寫這兩種類型的迭代器時所需要避免的問題。

循環(huán)結構

數(shù)據(jù)結構

·for循環(huán)的陷阱·陷阱二迭代并修改集合或字典時，一般情況，系統(tǒng)會報錯。例1：D={'a':1,'b':2,'c':3,'d':4,'e':5}foriinD.copy():ifiin"bc":delD[i]print(i)print(D)輸出結果：