第5章選擇結構程序設計2主要內容選擇結構則會根據條件的真假決定程序控制流程，它是實現復雜程序的基礎。3主要內容選擇結構則會根據條件的真假決定程序控制流程，它是實現復雜程序的基礎。1．選擇結構算法設計。2．if語句，雙分支、多分支、單分支，函數寫法。3．pass語句4．條件表達式5．選擇結構的嵌套。6．函數的遞歸調用（fact(n)，求解n!，漢諾塔問題）長征，紅軍四渡赤水，根據敵人的部署情況做出正確選擇在長征期間，毛澤東同志指揮紅軍四度赤水，根據敵人的部署情況做出正確選擇，指揮紅軍運動和作戰，在運動中大量殲滅敵人，牢牢地掌握戰場的主動權，取得了紅軍長征史上以少勝多、變被動為主動的光輝戰例。選擇結構的算法設計【例5.1】輸入x，求函數的值。分析：首先判定x<1條件，如果為True則結果為

x；否則判定x≥1條件，如果為True則結果為

2x

-

1；不管執行哪個分支，最后都需要輸出結果

y選擇結構的算法設計【例5.1】輸入x，求函數的值。分析：首先判定x<1條件，如果為True則結果為x；否則判定x≥1條件，如果為True則結果為2x

-

1；不管執行哪個分支，最后都需要輸出結果y算法設計如果x<1為True，則執行第一個分支。如果x<1為False，那么第二個條件x≥1必然為True，也就不需要再做判斷了。算法設計如果x<1為True，則執行第一個分支。如果x<1為False，那么第二個條件x≥1必然為True，也就不需要再做判斷了。算法設計求三個分支的函數的值。算法設計求三個分支的函數的值。思考：（1）思考4個分支、5個分支或者更多分支的問題的算法設計。（3）算法設計應該力求做到：易于閱讀和理解；減少運算次數；減少程序書寫量。算法設計【例5.2】輸入a、b值，輸出其中較大的數。（1）輸入變量a和b。（2）如果a>b為True，則轉入（3），否則轉入（4）。（3）max=a，轉入（5）。

（4）max=b，轉入（5）。（5）輸出max。（6）結束。算法設計【例5.2】輸入a、b值，輸出其中較大的數。（1）輸入變量a和b。（2）如果a>b為True，則轉入（3），否則轉入（4）。（3）max=a，轉入（5）。（4）max=b，轉入（5）。（5）輸出max。（6）結束。算法設計【例5.3】輸入a、b值，如果a>b，那么交換a和b，使得a≤b。（1）輸入變量a和b。（2）如果條件a>b為True，則交換a和b；否則轉入（3）。（3）輸出a、b。（4）結束。算法設計【例5.3】輸入a、b值，如果a>b，那么交換a和b，使得a≤b。（1）輸入變量a和b。（2）如果條件a>b為True，則交換a和b；否則轉入（3）。（4）輸出a、b。（5）結束。算法設計（1）算法依然包括輸入、處理和輸出3個部分，其中處理部分使用了選擇結構。（2）使用中間變量t交換兩個變量a和b數值的方法常用在一些經典算法中，交換過程如圖5-6所示，讀者應注意理解和掌握。算法設計【例5.4】輸入變量a、b和c，將它們按照從小到大的順序排序后輸出。（1）如果a>b，則a和b交換。（2）如果a>c，則a和c交換，此時可以保證a最小。（3）如果b>c，則b和c交換，此時可以保證b≤c。（4）排序完畢。思考：4個、5個、…、100個變量排序問題的算法應該怎樣設計。算法設計【例5.4】輸入變量a、b和c，將它們按照從小到大的順序排序后輸出。（1）如果a>b，則a和b交換。（2）如果a>c，則a和c交換，此時可以保證a最小。（3）如果b>c，則b和c交換，此時可以保證b≤c。（4）排序完畢。思考4個、5個、…、100個變量排序問題的算法應該怎樣設計。if語句if語句，它會根據判定條件的真假，決定執行的語句。if條件表達式1:

語句塊1[elif條件表達式2:

語句塊2

…...

elif條件表達式n:

語句塊n][else:

執行語句塊n+1]注意：if、elif和else對齊，不可以缺少冒號，各分支的語句塊向右縮進。雙分支if語句雙分支if語句當條件為True時執行一個語句塊，當條件為False時執行另一個語句塊。【例5.5】按照圖5-10所示的算法，編寫【例5.1】的程序，輸入x，求函數的值。雙分支if語句【例5.5】按照圖所示的算法，編寫【例5.1】的程序，輸入x，求函數的值。x=float(input("請輸入x:"))ifx<1:y=xelse:y=2*x-1print("y=",y)在選擇結構程序調試中，每個分支取值都需要測試。熟練掌握單步調試的方法，追蹤程序運行過程。雙分支if語句學習提示：打開Debugger調試器，運行程序，按下Over單步追蹤程序執行過程。注意，一個分支正確，不表示其他分支都正確。需要分別針對分支的各個條件輸入數值，追蹤程序的運行流程，觀察變量或表達式的變化。多分支if語句多分支if語句，包括ifelifelse的

多個分支。【例5.6】按照算法，編寫例5.1的程序，求函數的值。多分支if語句【例5.6】按照算法，編寫例5.1的程序，求函數的值x=float(input("請輸入x:"))ifx<1:y=xelifx<10:y=2*x-1else:y=x**2+2*x+1print("y=",y)單分支if語句elseif和else子句可以省略，如果只有if分支則成為單分支if語句。【例5.7】編寫程序如下，分析其執行流程。x=float(input("請輸入x:"))y=2*x-1ifx<1:#單分支ify=xprint("y=",y)語句塊縮進對齊語句塊中，可以有多條語句，縮進對齊【例5.8】編寫程序x=float(input("請輸入x:"))ifx<1:y=xprint("y=",y)#4print("真分支")#5else:

y=2*x-1 #7print("y=",y)#8print("假分支")#9（1）第8、9行與第7行不對齊，提示縮進錯誤（2）第7、8、9行左對齊后，程序正常運行語句緊跟if后語句緊跟在if、elif或else子句的后邊，書寫在同一行上【例5.9】編寫程序x=float(input("請輸入x:"))ifx<1:y=x;print("y=",y)else:y=2*x-1;print("y=",y)學習提示：為了提高程序的可讀性，方便單步調試程序，建議if、elseif或else子句和語句在不同行書寫。if語句函數【例5.10】編寫程序，實現【例5.2】，編寫函數求兩個參數的最大值。在程序中輸入a、b值，輸出其中較大的數。if語句函數【例5.10】編寫程序，實現【例5.2】，編寫函數求兩個參數的最大值。在程序中輸入a、b值，輸出其中較大的數。defmax(a,b):ifa>b:y=aelse:y=breturnya=int(input("請輸入a:"))b=int(input("請輸入b:"))z=max(a,b)print("最大值為",z)if語句函數【例5.11】編寫函數判斷其參數m是否為“水仙花數”。所謂“水仙花數”是指各位數字的立方和等于該數本身的整數。例如，153

=

13

+

53

+33，所以153為水仙花數。如果是水仙花數，函數的返回值為True否則為Fasleif語句函數deffun(m):a=m//100#求百位數b=m//10%10#求十位數c=m%10;#求個位數

if(a**3+b**3+c**3==m):returnTrueelse:returnFalsem=int(input("請輸入三位整數："))iffun(m)==True:print(m,"是水仙花數")else:print(m,"不是水仙花數")單分支if語句elif和else分支都省略，只有if分支時稱為單分支語句。【例5.10】按照圖所示的算法，編寫例5.4的程序。輸入變量a、b和c，將它們按照從小到大的順序排序后輸出。單分支if語句【例5.12】按照圖所示的算法，編寫例5.4的程序。輸入變量a、b和c，將它們按照從小到大的順序排序后輸出。單分支if語句【例5.10】按照圖所示的算法，編寫例5.4的程序。輸入變量a、b和c，將它們按照從小到大的順序排序后輸出。a=float(input("請輸入a："))b=float(input("請輸入b："))c=float(input("請輸入c："))ifa>b: #如果a>b，那么交換a和bt=a;a=b;b=tifa>c:t=a;a=c;c=tifb>c:t=b;b=c;c=tprint(a,b,c)多分支if語句【例5.13】輸入學生課程成績mark，按照方法給出評分等級多分支if語句deff(mark):ifmark>=90:print("優秀")elifmark>=80:print("良")elifmark>=70:print("中")elifmark>=60:print("及格")else:print("不及格")mark=float(input("請輸入成績："))f(mark)#調用函數pass語句pass語句相當于一個空語句，不會執行任何操作，一般用于占位符或者創建占位程序，保證程序格式完整、語義完整。【例5.14】輸入用戶名，如果正確則繼續；否則報錯。username=input("請輸入用戶名：")ifusername=="admin":pass#空語句else:print("用戶名不正確")print("后續語句，繼續")條件運算條件表達式可以將二分支四條語句簡化為一條語句格式：表達式2if表達式1else表達式3a=3;b=4print(aifa>belseb)條件運算條件表達式可以將二分支四條語句簡化為一條語句格式：【例5.15】條件運算a=int(input("a:"))b=int(input("b:"))max=aifa>belseb#相當于max=(aifa>belseb)print(z)ifa>b:max=aelse:max=b選擇結構的嵌套（1）在if語句中又包含一個或多個if語句的形式稱為if語句的嵌套（2）if、elif、else分支都允許嵌套選擇結構，可以嵌套多層if

表達式1:

...... if

表達式2: 語句塊1 else: 語句塊2 ......elif表達式2: ......else: ......

內嵌if語句選擇結構的嵌套【例5.16】停車場規定如下：（1）如果車輛是貨運車輛，那么重量小于等于2噸的收費10元，大于2噸的謝絕入內；（2）如果車輛是客運車輛，乘員數量小于等于7人，則收費5元；如果乘員數大于7人，則收費10元。編寫程序輸入車輛類型、噸數或者乘員數量，根據停車場的規定，判斷該車是否可以進入，收費多少元？選擇結構的嵌套選擇結構的嵌套m=input("請輸入車型（1～貨車，2～客車）：")if(m=="1"):t=int(input("請輸入噸數："))if(t<=2):print("停車費為10元")else:print("該車不得進入！")elif(m=="2"):n=int(input("請輸入乘員數："))if(n<=7):p=5else:p=10print("該車停車費(元）",p)else:print("輸出車型錯誤！")遞歸函數遞歸是問題求解的重要方法，將一個大規模的復雜問題，層層轉換為一個與原問題相同但是規模較小的問題求解。使用遞歸解決問題的基礎是構造遞歸函數。本章學習了選擇結構之后，可以編寫遞歸函數了。遞歸函數指的是在函數內部調用函數本身。deff(): ...... f()#遞歸調用符f() ......遞歸函數【例5.17】用遞歸算法求n!。分析：根據觀察可知遞歸過程可以總結為以下兩個階段。（1）回推階段：要求n!，從左向右依次回推，直到1!=1。（2）遞推階段：求得1!，再從右向左依次遞推，直到求出n!。遞歸公式為：n!=

n*(n-1)!，(n-1)!=

(n-1)*(n-2)!，…，3!=3*2!，2!=2*1!，1!=1n!→(n-1)!→(n-2)!→(n-3)!→…→3!→2!→1!n!←(n-1)!←(n-2)!←(n-3)!←…←3!←2!←1!遞歸函數學習提示：遞歸算法設計中，要注意觀察問題并找出規律，設計遞歸公式。根據遞歸公式設定遞歸函數的參數并編寫函數。調試過程中，可以單步調試，查看遞歸過程。deffact(n):#遞歸函數ifn==0orn==1:return1else:returnn*fact(n-1)

#遞歸調用n=int(input("輸入整數n："))t=fact(n)print(n,"!=",t)遞歸函數遞歸函數【例5.18】漢諾塔問題：有3根柱子A、B和C，開始A柱上有64個盤子，從上到下，依次大一點，如何把所有盤子