包教包会，7段代码带你玩转Python条件语句

导读：条件语句通过一个或多个布尔表达式的执行结果（真值或假值）决定下一步的执行方向。所谓布尔表达式，即对某个对象进行布尔运算，产生一个bool值。条件语句的运行逻辑为：如果条件被满足（返回真值），可以做某件事情；如果条件不满足（返回假值），就做另一件事情，或什么也不做。

作者：李明江 张良均 周东平 张尚佳

如需转载请联系大数据（ID：hzdashuju）

通过图1，可以对条件语句的运行机制作有一个简单的了解。虚线框内是一个选择结构，此结构中包含一个判断条件和两条执行语句，以及连接各部分的流向线。根据判断条件（布尔表达式）返回值的情况，程序将选择执行语句1或语句2。

▲图1 条件语句结构

在Python中，实现选择结构最普遍的工具是if语句。此外，try语句专门用于异常处理，其内在逻辑也符合选择结构。

01 if、elif与else

if语句中包含3种条件判断句式，即if、elif和else。其中，if与elif部分都包含判断条件，当判断条件都不成立时，程序才能执行else部分的代码。

if语句最基础的形式是if-else，其基本语法格式如下。

if 条件表达式：
    操作语句1
else：
    操作语句2

if-else语句常用的参数及说明：

• 条件表达式：接收布尔表达式，表示判断条件是否成立。无默认值
• 操作语句：接收操作语句，表示执行一段代码。无默认值

if-else语句执行时，程序首先判断if部分条件表达式的真假。如果条件表达式返回真值，则执行操作语句1；如果返回假值，则执行操作语句2。

if-else语句的形式很简单，通过条件判断的结果即可决定下一步的执行方向，具有两条分支。以编写一个账户密码登录界面为例，介绍该语句的使用，如代码清单①所示。

• 代码清单① if-else语句实现登录界面

In[1]:    name = input ('请输入用户名：')
    password = input ('请输入密码：')
    if name == "Lucy" and password == "123456":
        print ('****登录成功，欢迎！*****')
    else:
        print ('-----您的输入有误，登录失败！-----')    

Out[1]:    请输入用户名：Lucy
    请输入密码：123
    -----您的输入有误，登录失败！-----  

In[2]:    name = input ('请输入用户名：')
    password = input ('请输入密码：')
    if name == "Lucy" and password == "123456":
        print ('****登录成功，欢迎！*****')
    else:
        print ('-----您的输入有误，登录失败！-----')    

Out[2]:    请输入用户名：Lucy
    请输入密码：123456
    ****登录成功，欢迎！*****   

在代码清单①中，使用input函数以支持交互式的输入，并在函数括号内插入文字进行了输入提示，增强了登录界面的人性化。在if部分的条件判断式中，使用and运算符进行且运算，只有账户和密码都输入正确才能成功登录，从而增加了安全性。

if-else语句可以缩减为单行形式，其基本语法格式如下。

操作语句1 if 条件表达式 else 操作语句2

if-else语句单行形式语法格式中的参数说明与图1一致。如果条件表达式返回的结果为真，则执行if前面的操作语句1，否则执行else后面的操作语句2。

if-else语句使用单行形式的目的主要在于增加代码的简洁性，其基本使用方法如代码清单②所示。

• 代码清单② if-else语句的单行形式

In[3]:    num1, num2 = 11, 90
    print('num1加num2为百分数') if 1000 > num1 + num2 >100 else 
            print('num1加num2不为百分数') 

Out[3]:    num1加num2为百分数

if-else语句有明显的缺陷，即只能实现两条分支。实际工作中需要用到的条件分支数目可能难以想象，扩展if语句的分支需要用到elif句式。elif是“else if”的缩写，即“下一条件是否成立？”。

使用elif有简洁、减少过分缩排的效果。将elif代码块放在if和else之间，就组成了if-elif-else语句。理论上，if语句中的elif可以无限多。if-elif-else语句与if-else语句其实是等价的，后者相当于前者中elif个数为0或不执行的情况。由于if-elif-else语句能提供更多条件分支，因此被普遍使用，其基本语法格式如下。

if 条件表达式1：
    操作语句1
elif 条件表达式2：
    操作语句2
else：
    操作语句3

if-elif-else语句语法格式中的参数与上文说明一致。该语句执行时，按照从上到下的顺序，依次检查每个条件表达式返回值的情况，任何一个条件表达式返回真值，就执行该表达式下面的操作语句。若所有条件表达式都返回假值，则执行else下面的操作语句。

if-elif-else语句相对于if-else语句优势明显，可以实现更为复杂的功能。使用if-elif-else语句实现年龄段的判断，如代码清单③所示。

• 代码清单③ 使用if-elif-else语句实现年龄段的判断

In[4]:    age = input('请输入您的年龄：')
    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]:    请输入您的年龄: 20
    青年人！    

代码清单③通过比较运算符实现了年龄段划分，并能区分年龄段界限，避免逻辑出错。input函数将接收的任何数据类型都默认为str，如果不在该代码中插入转换接收数据类型的语句，程序将无法执行。这是因为，接收的年龄数据会被用于和后续的年龄数值比较，而number与str是无法比较的。

需要说明，if语句还有一种形式是if-if-else，这一形式中的if可以有多个，从而实现多分支。与if-elif-else语句相比，差异不仅仅存在于形式上，性能上也同样有区别，使用多个if的效率更低，它实际上是多重if语句。

if语句支持嵌套，即在一个if语句中嵌入另一个if语句，从而构成不同层次的选择结构。嵌套的意义在于实现多层选择结构。使用嵌套对条件语句的功能有升华作用，这与elif是相似的，elif将有限的条件分支扩展，嵌套则提供了建立多层选择结构的工具，两者分别在不同的维度上提升了if语句的功能性。使用嵌套需要以不同的缩进长度划分代码结构的层次，因此嵌套时要特别注意缩进的规范性。

嵌套选择结构具有很广的应用场景，以下给出一个例子。假设系统中存储了5个用户的身份信息，分别是：来自英国的Tom，35岁；来自法国的Frank，35岁；来自德国的Bob，35岁；来自澳大利亚的Washington，51岁；来自南非的Jane，21岁。

设计一个程序，询问用户的部分信息，在对方不说出自己名字的情况下识别其身份，如代码清单④所示。

• 代码清单④ 嵌套if-elif-else语句

In[5]:    age = input('请输入你的年龄：')
    age = int(age)
    if age == 35:
        nation = input('请输入你的国籍：')
        if nation == '英国':
            print('你是Tom! ')
        elif (nation == '法国'):
            print('你是Frank! ')
        else:
            print('你是Bob! ')
    elif age == 21:
       print('你是Jane，来自南非! ')
    elif age == 51:
       print('你是Washington，来自澳大利亚! ')
    else:
       print('请输入正确年龄值! ')  

Out[5]:    请输入你的年龄：35
    请输入你的国籍：法国
    你是Frank!    

从代码清单④可以看到，该程序具有两层选择结构。第1层用于询问年龄，程序通过接收的年龄，可以判断输入者是Jane、Washington或其他3个同龄人中的一个；若收到的值不在这5人年龄范围中，则提示输入出错；若收到的值是3个同龄人的岁数，则进入下一层选择结构，即询问国籍；通过询问国籍，程序可以准确报出输入者的信息。

使用if语句时，需要注意以下几点。

1. 条件判断语句应尽量简单，若语句复杂则应当将运算先放到一个变量中。
2. Python的条件语句中允许常用的数值比较运算（==，!=，>，>=，<，<=）。
3. Python允许无限次if语句嵌套，但实际编程中如果必须用到3级到4级嵌套，建议考虑用其他方法编写代码，嵌套超过两层会使程序的运行效率大打折扣。

02 try、except与else

如果运行途中发生错误事件，程序的执行将中断，并创建异常对象。异常是程序在正常流程控制以外采取的动作，当它被引发时，计算机将自动寻找异常处理程序，以帮助程序恢复正常运行。

要保证程序的正常运行，就需要排除错误，错误要么是语法上的，要么是逻辑上的。语法错误的出现表明程序在结构上出现了问题，可以在程序执行前加以纠正。逻辑错误可能是缺少输入或输入不正确，某些情况下，也可能是根据输入无法生成预期的结果。逻辑错误难以预防，必须使用异常处理程序来应对。

计算机语言针对可能出现的错误定义了异常类型，某种错误引发对应的异常时，异常处理程序将被启动，从而恢复程序的正常运行。Python中定义的异常类型大致分为数值计算错误、操作系统错误、无效数据查询、Unicode相关的错误和警告等几类，如下所示。

Python异常类：

• BaseException：所有异常的基类
• Exception：常规异常的基类
• StandardError：所有的内建标准异常的基类
• ArithmeticError：所有数值计算异常的基类
• FloatingPointError：浮点计算异常
• OverflowError：数值运算超出最大限制
• ZeroDivisionError：除零
• AssertionError：断言语句失败
• AttributeError：对象不包含某个属性
• EOFError：没有内建输入，到达EOF标记
• EnvironmentError：操作系统异常的基类
• IOError：输入/输出操作失败
• OSError：操作系统异常
• WindowsError：系统调用失败
• ImportError：导入模块/对象失败
• KeyboardInterrupt：用户中断执行
• LookupError：无效数据查询的基类
• IndexError：序列中没有此索引
• KeyError：映射中没有这个键
• MemoryError：内存溢出异常
• NameError：未声明/初始化对象
• UnboundLocalError：访问未初始化的本地变量
• ReferenceError：弱引用试图访问已经垃圾回收了的对象
• RuntimeError：一般的运行时异常
• NotImplementedError：尚未实现的方法
• SyntaxError：语法错误导致的异常
• IndentationError：缩进错误导致的异常
• TabError：Tab和空格混用
• SystemError：一般的解释器系统异常
• TypeError：对类型无效的操作
• ValueError：传入无效的参数
• UnicodeError：Unicode相关的异常
• UnicodeDecodeError：Unicode解码时的异常
• UnicodeEncodeError：Unicode编码错误导致的异常
• UnicodeTranslateError：Unicode转换错误导致的异常
• Warning：警告的基类
• DeprecationWarning：关于被弃用的特征的警告
• FutureWarning：关于构造将来语义会有改变的警告
• UserWarning：用户代码生成的警告
• PendingDeprecationWarning：关于特性将会被废弃的警告
• RuntimeWarning：可疑的运行时行为(runtime behavior)的警告
• SyntaxWarning：可疑语法的警告
• ImportWarning：用于在导入模块过程中触发的警告
• UnicodeWarning：与Unicode相关的警告
• BytesWarning：与字节或字节码相关的警告
• ResourceWarning：与资源使用相关的警告

异常体系内部有层次关系，即某些异常属于某个异常的子类，该异常又可能是另一异常的子类。较低层次、更具细节的异常是某些异常的子类，这些高层次的异常则称为基类，子类和基类是相对的。Python异常体系中的部分关系如图2所示。

▲图2 Python常见异常体系

在图2中，越下面的异常，其层次越低，细节更明显，它们总有更高层次的基类。

Python使用try语句处理异常，该语句一般包括try、except和else三个句式，组成try-except-else的形式。try部分包含一个尝试执行的代码块，except部分是特定异常的处理对策，else部分则在程序运行正常时执行。

try语句可以视为一种条件分支，与if语句的区别是try语句并不包含条件判断式，执行的流向也不取决于条件表达式，而依赖于代码块能否执行。但其内在逻辑和运行流程与if语句是相似的，符合条件分支的特征，其基本语法格式如下。

try:
    操作语句1
except 错误类型1:
    操作语句2
except 错误类型2:
    操作语句3
else:
    操作语句4

try语句常用的语法格式及其参数说明如下所示。

try-except-else语句常用的语法格式及其参数说明：

• 错误类型：接收Python异常名，表示符合该异常则执行下面语句。无默认值
• 操作语句：接收操作语句，表示执行一段代码。无默认值

运行try-except-else语句时，程序首先执行try代码块，即可能出错的试探性语句，这可能导致致命性错误使得程序无法继续执行；如果try代码块确实无法执行，就可能执行某个except代码块。

执行一个except代码块的条件是，系统捕捉的异常类型和该代码块标识的类型相符合；如果try代码块的语句正常执行，就接着执行else代码块的语句。

如果try部分无法执行，也没有找到相应的except代码块，就将异常消息发送给程序调用端，如Python Shell，Python Shell对异常消息的默认处理则是终止程序的执行并打印具体的出错信息。这也是在Python Shell中执行程序错误后所出现的出错打印信息的由来。

在try语句中，except与else代码块都是可选的。except代码块可以有0或多个；else代码块可以有0或1个。但要注意，else语句的存在必须以except语句的存在为前提，在没有except语句的try语句中使用else语句，会引发语法错误。

try语句中没有else时，就构成try-except语句，如代码清单⑤所示。

• 代码清单⑤ try语句处理除零异常

In[6]:    number = 0
    # 以变量number作被除数，尝试运行除法操作
    try:
        print('1.0 / number =', 1.0 / number)
    # 如果异常是除零异常，输出提示信息
    except ZeroDivisionError:
        print('***除数为0***') 

Out[6]:    ***除数为0***

在代码清单⑤中，由于0不能做除数，因此引发了除零异常。except代码块由于给出了ZeroDivisionError的解决方案，因此被执行，程序得以完整地运行。

代码清单⑤所展示的异常之间的层次差别是有意义的，这在程序执行过程中可以体现，如代码清单⑥所示。

• 代码清单⑥ Python异常层次差异

In[7]:    dict1={'a': 1, 'b': 2, 'v': 22}
    # 尝试索引赋值dict中不存在的值
    try:
        x = dict1['y']
    except LookupError:
        print('查询错误')
    except KeyError:
        print('键错误')
    else:
        print(x)    

Out[7]:    查询错误    

In[8]:    # 调换LookupError和KeyError处理代码块的顺序
    dict2={'a': 1, 'b': 2, 'v': 22}
    # 尝试索引赋值dict中不存在的值
    try:
        x = dict2['y']
    except KeyError:
        print('键错误')
    except LookupError:
        print('查询错误')
    else:
        print(x)    

Out[8]:    键错误 

代码清单⑥展示的try-except-else语句尝试查询不在dict中的键值对，从而引发了异常。这一异常准确地说应属于KeyError，但由于KeyError是LookupError的子类，且在代码清单⑥中将LookupError置于KeyError之前，因此程序优先执行该except代码块。所以，使用多个except代码块时，必须坚持对其规范排序，要从最具针对性的异常到最通用的异常。

除自然发生的异常外，Python中的raise语句可用于故意引发异常。使用该语句引发异常时，只需在raise后输入异常名即可，如代码清单⑦所示。

• 代码清单⑦ raise语句

In[9]:    # 尝试引发IndexError
    try:
        raise IndexError
    except KeyError:
        print ('in KeyError except')
    except IndexError:
        print('in IndexError except')
    else:
        print('no exception')   

Out[9]:    in IndexError except

本文摘编自《Python3智能数据分析快速入门》，经出版方授权发布。

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