一文详细了解 Python 的流程控制

本教程是 Python 官方网站上 《Tutorial》 部分文档的翻译，本文档与 官方文档授权一致 。

除了刚刚介绍过的 while 语句，Python 中也会使用其他语言中常见的流程控制语句，只是稍有变化。

1. if 语句

可能最为人所熟知的编程语句就是 if 语句了。例如：

>>> x = int(input("Please enter an integer:"))
Please enter an integer: 42
>>> if x < 0:
……     x = 0
……     print('Negative changed to zero')
…… elif x == 0:
……     print('Zero')
…… elif x == 1:
……     print('Single')
…… else:
……     print('More')
……
More

可以有零个或多个 elif 部分，以及一个可选的 else 部分。关键字 'elif' 是 'else if' 的缩写，适合用于避免过多的缩进。一个 if …… elif …… elif …… 序列可以看作是其他语言中的 switch 或 case 语句的替代。

2. for 语句

Python 中的 for 语句与你在 C 或 Pascal 中可能用到的有所不同。Python 中的 for 语句并不总是对算术递增的数值进行迭代（如同 Pascal），或是给予用户定义迭代步骤和暂停条件的能力（如同 C），而是对任意序列进行迭代（例如列表或字符串），条目的迭代顺序与它们在序列中出现的顺序一致。例如（此处英文为双关语）：

>>> # Measure some strings:
…… words = ['cat', 'window', 'defenestrate']
>>> for w in words:
……     print(w, len(w))
……
cat 3
window 6
defenestrate 12

在遍历同一个集合时修改该集合的代码可能很难获得正确的结果。通常，更直接的做法是循环遍历该集合的副本或创建新集合：

# Strategy:  Iterate over a copy
for user, status in users.copy().items():
    if status == 'inactive':
        del users[user]

# Strategy:  Create a new collection
active_users = {}
for user, status in users.items():
    if status == 'active':
        active_users[user] = status

3. range() 函数

如果你确实需要遍历一个数字序列，内置函数 range() 会派上用场。它生成算术级数：

>>> for i in range(5):
……     print(i)
……
0
1
2
3
4

给定的终止数值并不在要生成的序列里；range(10) 会生成 10 个值，并且是以合法的索引生成一个长度为 10 的序列。range 也可以以另一个数字开头，或者以指定的幅度增加（甚至是负数；有时这也被叫做 '步进'）

range(5, 10)
   5, 6, 7, 8, 9

range(0, 10, 3)
   0, 3, 6, 9

range(-10, -100, -30)
  -10, -40, -70

要以序列的索引来迭代，您可以将 range() 和 len() 组合如下：

>>> a = ['Mary', 'had', 'a', 'little', 'lamb']
>>> for i in range(len(a)):
……     print(i, a[i])
……
0 Mary
1 had
2 a
3 little
4 lamb

然而，在大多数这类情况下，使用 enumerate() 函数比较方便，请参见 循环的技巧 。

如果你只打印 range，会出现奇怪的结果：

>>> print(range(10))
range(0, 10)

range() 所返回的对象在许多方面表现得像一个列表，但实际上却并不是。此对象会在你迭代它时基于所希望的序列返回连续的项，但它没有真正生成列表，这样就能节省空间。

我们称这样的对象为 iterable，也就是说，适合作为这样的目标对象：函数和结构期望从中获取连续的项直到所提供项全部耗尽。我们已经看到 for 语句就是这样一种结构，而接受可迭代对象的函数的一个例子是 sum():

>>> sum(range(4))  # 0 + 1 + 2 + 3
6

稍后我们将看到更多返回可迭代对象以及将可迭代对象作为参数的函数。最后，也许你会很好奇如何从一个指定范围内获取一个列表。以下是解决方案：

>>> list(range(4))
[0, 1, 2, 3]

在 数据结构 章节中，我们将讨论 list() 的更多细节。

4. break 和 continue 语句，以及循环中的 else 子句

break 语句，和 C 中的类似，用于跳出最近的 for 或 while 循环。

循环语句可能带有 else 子句；它会在循环耗尽了可迭代对象 (使用 for) 或循环条件变为假值 (使用 while) 时被执行，但不会在循环被 break 语句终止时被执行。以下搜索素数的循环就是这样的一个例子：

>>> for n in range(2, 10):
……     for x in range(2, n):
……         if n % x == 0:
……             print(n, 'equals', x, '*', n//x)
……             break
……     else:
……         # loop fell through without finding a factor
……         print(n, 'is a prime number')
……
2 is a prime number
3 is a prime number
4 equals 2 * 2
5 is a prime number
6 equals 2 * 3
7 is a prime number
8 equals 2 * 4
9 equals 3 * 3

（是的，这是正确的代码。仔细看：else 子句属于 for 循环，不属于 if 语句。）

当和循环一起使用时，else 子句与 try 语句中的 else 子句的共同点多于 if 语句中的同类子句：try 语句中的 else 子句会在未发生异常时执行，而循环中的 else 子句则会在未发生 break 时执行。有关 try 语句和异常的更多信息，请参阅 处理异常 。

continue 语句也是借鉴自 C 语言，表示继续循环中的下一次迭代：

>>> for num in range(2, 10):
……     if num % 2 == 0:
……         print("Found an even number", num)
……         continue
……     print("Found a number", num)
Found an even number 2
Found a number 3
Found an even number 4
Found a number 5
Found an even number 6
Found a number 7
Found an even number 8
Found a number 9

5. pass 语句

pass 语句什么也不做。当语法上需要一个语句，但程序需要什么动作也不做时，可以使用它。例如：

>>> while True:
……     pass  # Busy-wait for keyboard interrupt (Ctrl+C)
……

这通常用于创建最小的类：

>>> class MyEmptyClass:
……     pass
……

pass 的另一个可以使用的场合是在你编写新的代码时作为一个函数或条件子句体的占位符，允许你保持在更抽象的层次上进行思考。pass 会被静默地忽略：

>>> def initlog(*args):
……     pass   # Remember to implement this!
……

6. 定义函数

我们可以创建一个输出任意范围内 Fibonacci 数列的函数：

>>> def fib(n):    # write Fibonacci series up to n
……     """Print a Fibonacci series up to n."""
……     a, b = 0, 1
……     while a < n:
……         print(a, end=' ')
……         a, b = b, a+b
……     print()
……
>>> # Now call the function we just defined:
…… fib(2000)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987 1597

关键字 def 引入一个函数 定义。它必须后跟函数名称和带括号的形式参数列表。构成函数体的语句从下一行开始，并且必须缩进。

函数体的第一个语句可以（可选的）是字符串文字；这个字符串文字是函数的文档字符串或 docstring。（有关文档字符串的更多信息，请参阅 文档字符串 部分）有些工具使用文档字符串自动生成在线或印刷文档，或者让用户以交互式的形式浏览代码；在你编写的代码中包含文档字符串是一种很好的做法，所以要养成习惯。

函数的 执行 会引入一个用于函数局部变量的新符号表。更确切地说，函数中所有的变量赋值都将存储在局部符号表中；而变量引用会首先在局部符号表中查找，然后是外层函数的局部符号表，再然后是全局符号表，最后是内置名称的符号表。因此，全局变量和外层函数的变量不能在函数内部直接赋值（除非是在 global 语句中定义的全局变量，或者是在 nonlocal 语句中定义的外层函数的变量），尽管它们可以被引用。

在函数被调用时，实际参数（实参）会被引入被调用函数的本地符号表中；因此，实参是通过 按值调用 传递的（其中 值 始终是对象 引用 而不是对象的值）。1 当一个函数调用另外一个函数时，将会为该调用创建一个新的本地符号表。

函数定义会把函数名引入当前的符号表中。函数名称的值具有解释器将其识别为用户定义函数的类型。这个值可以分配给另一个名称，该名称也可以作为一个函数使用。这用作一般的重命名机制：

>>> fib

>>> f = fib
>>> f(100)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89

如果你学过其他语言，你可能会认为 fib 不是函数而是一个过程，因为它并不返回值。事实上，即使没有 return 语句的函数也会返回一个值，尽管它是一个相当无聊的值。这个值称为 None（它是内置名称）。一般来说解释器不会打印出单独的返回值 None，如果你真想看到它，你可以使用 print()

>>> fib(0)
>>> print(fib(0))
None

写一个返回斐波那契数列的列表（而不是把它打印出来）的函数，非常简单：

>>> def fib2(n):  # return Fibonacci series up to n
……     """Return a list containing the Fibonacci series up to n."""
……     result = []
……     a, b = 0, 1
……     while a < n:
……         result.append(a)    # see below
……         a, b = b, a+b
……     return result
……
>>> f100 = fib2(100)    # call it
>>> f100                # write the result
[0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]

此示例中，像往常一样，演示了一些新的 Python 功能：

• return 语句会从函数内部返回一个值。不带表达式参数的 return 会返回 None。函数执行完毕退出也会返回 None。
• result.append(a) 语句调用了列表对象 result 的 方法。方法是“属于”一个对象的函数，它被命名为 obj.methodname，其中 obj 是某个对象（也可能是一个表达式），methodname 是由对象类型中定义的方法的名称。不同的类型可以定义不同的方法。不同类型的方法可以有相同的名称而不会引起歧义。（可以使用 类 定义自己的对象类型和方法，请参阅 类 ）示例中的方法 append() 是为列表对象定义的；它会在列表的最后添加一个新的元素。在这个示例中它相当于 result = result + [a]，但更高效。

7. 函数定义的更多形式

给函数定义有可变数目的参数也是可行的。这里有三种形式，可以组合使用。

7.1. 参数默认值

最有用的形式是对一个或多个参数指定一个默认值。这样创建的函数，可以用比定义时允许的更少的参数调用，比如：

def ask_ok(prompt, retries=4, reminder='Please try again!'):
    while True:
        ok = input(prompt)
        if ok in ('y', 'ye', 'yes'):
            return True
        if ok in ('n', 'no', 'nop', 'nope'):
            return False
        retries = retries - 1
        if retries < 0:
            raise ValueError('invalid user response')
        print(reminder)

这个函数可以通过几种方式调用：

• 只给出必需的参数：ask_ok('Do you really want to quit?')
• 给出一个可选的参数：ask_ok('OK to overwrite the file?', 2)
• 或者给出所有的参数：ask_ok('OK to overwrite the file?', 2, 'Come on, only yes or no!')

这个示例还介绍了 in 关键字。它可以测试一个序列是否包含某个值。

默认值是在 定义过程 中在函数定义处计算的，所以

i = 5

def f(arg=i):
    print(arg)

i = 6
f()

会打印 5。

重要警告：默认值只会执行一次。这条规则在默认值为可变对象（列表、字典以及大多数类实例）时很重要。比如，下面的函数会存储在后续调用中传递给它的参数：

def f(a, L=[]):
    L.append(a)
    return L

print(f(1))
print(f(2))
print(f(3))

这将打印出

[1]
[1, 2]
[1, 2, 3]

如果你不想要在后续调用之间共享默认值，你可以这样写这个函数：

def f(a, L=None):
    if L is None:
        L = []
    L.append(a)
    return L

7.2. 关键字参数

也可以使用形如 kwarg=value 的 关键字参数 来调用函数。例如下面的函数：

def parrot(voltage, state='a stiff', action='voom', type='Norwegian Blue'):
    print("-- This parrot wouldn't", action, end=' ')
    print("if you put", voltage, "volts through it.")
    print("-- Lovely plumage, the", type)
    print("-- It's", state,"!")

接受一个必需的参数（voltage）和三个可选的参数（state, action，和 type）。这个函数可以通过下面的任何一种方式调用：