【課件】數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-浙教版（2019）高中信息技術(shù)必修一課件

第三章算法的程序?qū)崿F(xiàn)3.2Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)

必修1《數(shù)據(jù)與計(jì)算》3.2.8數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

學(xué)習(xí)目標(biāo)

集合

表達(dá)式順序結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)

表達(dá)式

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1、由運(yùn)算符、操作數(shù)(常量及變量)構(gòu)成。2、按運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)來(lái)進(jìn)行運(yùn)算。3、賦值運(yùn)算符不參與計(jì)算。

·定義·表達(dá)式的值1，每個(gè)表達(dá)式都有一個(gè)值2，表達(dá)式中有小數(shù)參與計(jì)算或有除號(hào)計(jì)算，則一定是float型（小數(shù)）表達(dá)式表達(dá)式的值-4+842*(3+4/2)10.01>=2False8and9True0or-1True

表達(dá)式

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·表達(dá)式的真值表數(shù)據(jù)類(lèi)型值（False）值（True）布爾False(與0等價(jià))True(與1等價(jià))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(gè)元素的容器對(duì)象NoneNone非None對(duì)象

順序結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·定義

順序結(jié)構(gòu)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(fù)執(zhí)行任何代碼，也不跳過(guò)任何代碼。例如：

a=3a+=2print(a)輸出結(jié)果：5

選擇結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·定義

選擇結(jié)構(gòu)也稱(chēng)分支結(jié)構(gòu)，就是讓程序“拐彎”，有選擇性的執(zhí)行代碼；換句話(huà)說(shuō)，可以跳過(guò)沒(méi)用的代碼，只執(zhí)行有用的代碼。在Python語(yǔ)言中，ifelse語(yǔ)句可以實(shí)現(xiàn)這種選擇功能。ifelse語(yǔ)句if語(yǔ)句--單分支結(jié)構(gòu)ifelse語(yǔ)句--雙分支結(jié)構(gòu)ifelifelse語(yǔ)句--多分支結(jié)構(gòu)

選擇結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·if語(yǔ)句語(yǔ)法格式：

if表達(dá)式：代碼塊執(zhí)行流程：開(kāi)始代碼塊表達(dá)式結(jié)束TrueFalse“:”必須添加，代表后面的語(yǔ)句都是if語(yǔ)句內(nèi)代碼塊的標(biāo)志縮進(jìn)：若代碼塊內(nèi)都是相同的縮進(jìn)格式，則說(shuō)明此代碼塊都是if條件成立時(shí)需執(zhí)行的語(yǔ)句塊。表達(dá)式：表示if語(yǔ)句的條件，若表達(dá)式的值為T(mén)rue，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(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·ifelse語(yǔ)句語(yǔ)法格式：

if表達(dá)式：代碼塊1

else:代碼塊2執(zhí)行流程：開(kāi)始代碼塊1表達(dá)式結(jié)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(jìn)格式必須一樣，否則就報(bào)錯(cuò)。

選擇結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·ifelifelse語(yǔ)句語(yǔ)法格式：

if表達(dá)式1

：代碼塊1

elif表達(dá)式2:代碼塊2

else:代碼塊3執(zhí)行流程：開(kāi)始代碼塊1表達(dá)式1結(jié)束TrueFalse代碼塊2else語(yǔ)句和代碼塊3可以省略。表達(dá)式1代碼塊3TrueFalse

選擇結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

注意：

1、選擇結(jié)構(gòu)中，不管有多少分支，都只會(huì)執(zhí)行一個(gè)分支或一個(gè)也不執(zhí)行，不會(huì)同時(shí)執(zhí)行多個(gè)分支。2、在Python中沒(méi)有switch–case語(yǔ)句。例如：a=int(input(“請(qǐng)輸入數(shù)”))ifa>0:b=a+1print(b)a=int(input(“請(qǐng)輸入數(shù)”))ifa>0:b=a+1else:b=a+2print(b)a=int(input(“請(qǐng)輸入數(shù)”))ifa>0:b=a+1elifa>5:b=a+3else:b=a+2print(b)

選擇結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·if語(yǔ)句的嵌套

三種選擇結(jié)構(gòu)都可以相互嵌套例如：if表達(dá)式1：if表示式2：代碼塊1else：代碼塊2if表示式1：if表達(dá)式2：代碼塊1else：代碼塊2else：if表達(dá)式3：代碼塊3if表示式1：if表達(dá)式2：代碼塊1else：代碼塊2elif：if表達(dá)式3：代碼塊3elif表達(dá)式4：代碼塊4else：代碼塊5else:if表達(dá)式5：代碼塊6

選擇結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·pass語(yǔ)句

空語(yǔ)句。pass不做任何事情，一般用做占位語(yǔ)句，為了保持程序結(jié)構(gòu)的完整性。例如：age=int(input("請(qǐng)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(yǔ)句比使用注釋更加優(yōu)雅。

選擇結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·assert語(yǔ)句

又稱(chēng)斷言語(yǔ)句，可以看做是功能縮小版的if語(yǔ)句，它用于判斷某個(gè)表達(dá)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(huì)報(bào)AssertionError錯(cuò)誤。格式：assert表達(dá)式或者assert表達(dá)式[，參數(shù)]if表達(dá)式==True:程序繼續(xù)執(zhí)行else:程序報(bào)AssertionError錯(cuò)誤

（或者參數(shù)）參數(shù)：一般為字符串信息

選擇結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·assert語(yǔ)句

例如：mathmark=int(input(“請(qǐng)輸入數(shù)值：”))#斷言數(shù)學(xué)考試分?jǐn)?shù)是否位于正常范圍內(nèi)assert0<=mathmark<=100，“超出范圍”#只有當(dāng)mathmark位于[0,100]范圍內(nèi)，程序才會(huì)繼續(xù)執(zhí)行print("數(shù)學(xué)考試分?jǐn)?shù)為：",mathmark)輸出結(jié)果：請(qǐng)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(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·assert語(yǔ)句

雖然斷言是一種快速而簡(jiǎn)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(huì)給出錯(cuò)誤的異常類(lèi)型2、當(dāng)使用-o標(biāo)識(shí)時(shí)，執(zhí)行了斷言會(huì)導(dǎo)致代碼被徹底中斷。（-o或-oo優(yōu)化標(biāo)識(shí)，能夠通過(guò)變異卻不會(huì)被執(zhí)行。）斷言的使用場(chǎng)合：1、運(yùn)行時(shí)對(duì)程序邏輯的檢測(cè)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(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

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

格式：

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

1、start：計(jì)數(shù)從start開(kāi)始。默認(rèn)從0開(kāi)始，可以缺省。

2、stop：計(jì)數(shù)到stop結(jié)束，但不包括stop。不能缺省。

3、step：步長(zhǎng)，默認(rèn)為1?？梢匀笔?。注意：當(dāng)step不缺省的時(shí)，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(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·range函數(shù)

range三個(gè)參數(shù)的操作和序列的切片操作很類(lèi)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(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·while循環(huán)語(yǔ)法格式：

while條件表達(dá)式：

循環(huán)體執(zhí)行流程：開(kāi)始循環(huán)體表達(dá)式結(jié)束TrueFalsewhile條件表達(dá)式必須添加“:”具體流程為：首先判斷條件表達(dá)式的值，其值為真（True）時(shí)，則執(zhí)行循環(huán)體中的語(yǔ)句，當(dāng)執(zhí)行完畢后，再回過(guò)頭來(lái)重新判斷條件表達(dá)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(dá)式的值為假（False），才終止循環(huán)。

循環(huán)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·while循環(huán)num=1a=0whilenum<100:

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

循環(huán)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·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(kāi)始循環(huán)體表達(dá)式結(jié)束TrueFalse代碼塊注意：

while的else分支表示當(dāng)正常退出while循環(huán)的時(shí)候所執(zhí)行的代碼分支。所謂正常退出，是指不是通過(guò)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(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·while循環(huán)y=int(input(“請(qǐng)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(gè)數(shù)(如下面的y)是否是質(zhì)數(shù)）輸出結(jié)果：請(qǐng)輸入值：17yisaprimey=17請(qǐng)輸入值：16yhasafactor:8y=16

循環(huán)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·for循環(huán)語(yǔ)法格式：

for迭代變量in<Sequence>：

代碼塊執(zhí)行流程：開(kāi)始循環(huán)體序列中是否有項(xiàng)結(jié)束有沒(méi)有1、迭代變量用于存放從序列類(lèi)型變量中讀取出來(lái)的元素，所以一般不會(huì)在循環(huán)中對(duì)迭代變量手動(dòng)賦值；2、代碼塊指的是具有相同縮進(jìn)格式的多行代碼（和while一樣），由于和循環(huán)結(jié)構(gòu)聯(lián)用，因此代碼塊又稱(chēng)為循環(huán)體。3、Sequence：字符串、列表、元組、字典、集合取下一項(xiàng)

循環(huán)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·for循環(huán)print("計(jì)算1+2+...+100的結(jié)果為：")#保存累加結(jié)果的變量result=0foriinrange(101):result+=iprint(result)例如：輸出結(jié)果：計(jì)算1+2+...+100的結(jié)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(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·for循環(huán)語(yǔ)法格式：

for迭代變量in<Sequence>：CODEelse:CODE_ELSE執(zhí)行流程：開(kāi)始循環(huán)體序列中是否有項(xiàng)結(jié)束有沒(méi)有

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

原因：python中for不算是代碼塊，也就是說(shuō)沒(méi)有自己的名稱(chēng)空間。取下一項(xiàng)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(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

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

循環(huán)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·for循環(huán)D={'a':1,'b':2,'c':3}forkeyinD:print(key,"=>",D[key])例如：遍歷一個(gè)字典，迭代的是key例如：通過(guò)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(shí)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(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·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(jié)果：輸出結(jié)果：[1111,2222][[1,0],[1,2,0],[1,2,3,0]]為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況？

循環(huán)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·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(jié)果：4699009646990128---------------4699009646990128可見(jiàn)，變量i和列表中元素的內(nèi)存地址是一致的for迭代時(shí)，實(shí)際上是從可迭代對(duì)象中取元素并進(jìn)行賦值的過(guò)程。而且，python中變量賦值是按引用賦值的，所以每次迭代過(guò)程中賦值給控制變量的是那個(gè)元素的引用，而不是拷貝這個(gè)元素并賦值給控制變量。正因?yàn)槭前匆觅x值，所以迭代過(guò)程中修改賦值給控制變量i的不可變對(duì)象時(shí)會(huì)創(chuàng)建新對(duì)象，從而不會(huì)影響原始數(shù)據(jù)，但如果賦值給i的是可變對(duì)象，則修改i會(huì)影響原始數(shù)據(jù)。

循環(huán)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·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(jié)果是一樣的，但是過(guò)程很不一樣。

range()返回的是可迭代對(duì)象，說(shuō)明序列數(shù)值是需要迭代一個(gè)臨時(shí)生成一個(gè)的，也就是說(shuō)range()從始至終在內(nèi)存中都只占用一個(gè)數(shù)值的內(nèi)存空間。而[0,1,2]則是在內(nèi)存中占用一個(gè)包含3數(shù)值元素的列表，然后for從這個(gè)列表對(duì)象中按照索引進(jìn)行迭代。通俗地解釋下，foriinrange(3)開(kāi)始迭代的時(shí)候，生成一個(gè)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(shí)候，1和2都是不存在的。而[0,1,2]則是早就存在于內(nèi)存中，for通過(guò)list類(lèi)型編寫(xiě)好的迭代器進(jìn)行迭代，每次迭代從已存在的數(shù)值中取一個(gè)元素。

在效率上，使用range()要比直接解析列表要慢一點(diǎn)，但是在內(nèi)存應(yīng)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(shí)候。

循環(huán)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·for循環(huán)+zip()函數(shù)

zip()函數(shù)可以將多個(gè)序列（列表、元組、字典、集合、字符串以及range()區(qū)間構(gòu)成的列表）中的值一一對(duì)應(yīng)地取出來(lái)，然后放進(jìn)一個(gè)元組中。它返回一個(gè)可迭代對(duì)象，可以直接通過(guò)list/set等函數(shù)將它們的內(nèi)容一次性展現(xiàn)出來(lái)。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(wú)序的，所以從S中取的元素是隨機(jī)的。當(dāng)是其他序列時(shí)，它會(huì)從多個(gè)序列中分別取各序列中第1個(gè)元素、第2個(gè)元素、...第n個(gè)元素，各自組成新的元組。當(dāng)多個(gè)序列中元素個(gè)數(shù)不一致時(shí)，會(huì)以最短的序列為準(zhǔn)進(jìn)行壓縮

循環(huán)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·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(jié)果：1+11+111=1232+22+222=2463+33+333=369

循環(huán)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·for循環(huán)+enumerate()函數(shù)

enumerate()函數(shù)用于將一個(gè)可遍歷的數(shù)據(jù)對(duì)象(如列表、元組或字符串)組合為一個(gè)索引序列，同時(shí)列出數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)下標(biāo)，一般用在for循環(huán)當(dāng)中。格式：enumerate(sequence,[start])

1、sequence：一個(gè)序列、迭代器或其他支持迭代對(duì)象。

2、start：下標(biāo)起始位置。默認(rèn)從0開(kāi)始?？扇笔?。例如：seq=['one','two','three']fori,elementinenumerate(seq):print(i,element)輸出結(jié)果：0one1two2three

循環(huán)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

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

循環(huán)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

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

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

原因是列表的自動(dòng)內(nèi)存管理功能造成的，而for循環(huán)的迭代沒(méi)有自動(dòng)檢測(cè)，繼續(xù)運(yùn)行，從而導(dǎo)致達(dá)不到預(yù)想效果。有切片法，末尾刪除法都可以達(dá)到預(yù)想結(jié)果。

循環(huán)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·for循環(huán)的陷阱·陷阱二迭代并修改集合或字典時(shí)，一般情況，系統(tǒng)會(huì)報(bào)錯(cuò)。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(jié)果：bRuntimeError例2：S={'a','b','c','d','e'}foriinS:ifiin"bc":S.remove(i)print(i)print(S)輸出結(jié)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(huì)導(dǎo)致整個(gè)對(duì)象的順序hashkey發(fā)生改變，這是編寫(xiě)這兩種類(lèi)型的迭代器時(shí)所需要避免的問(wèn)題。

循環(huán)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

·for循環(huán)的陷阱·陷阱二迭代并修改集合或字典時(shí)，一般情況，系統(tǒng)會(huì)報(bào)錯(cuò)。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(jié)果：