Python 魔法学院 - 第04篇：Python 控制流与运算符 ⭐

本篇教程将带你深入理解运算符与表达式以及控制流程，通过案例驱动和详细解释，让你轻松掌握 Python 编程的核心概念。从加减乘除到条件判断，从循环遍历到代码控制，你将逐步解锁 Python 的强大功能，为更复杂的编程任务打下坚实基础。快来加入 Python 魔法学院，开启你的编程冒险吧！

码力全開

989人浏览 · 2025-01-07 17:43:37

码力全開 · 2025-01-07 17:43:37 发布

1. 运算符与表达式

1.1 算术运算符

算术运算符用于执行基本的数学运算。

运算符	描述	示例	结果
`+`	加法	`10 + 5`	`15`
`-`	减法	`10 - 5`	`5`
`*`	乘法	`10 * 5`	`50`
`/`	除法	`10 / 5`	`2.0`
`%`	取模	`10 % 3`	`1`
`**`	幂运算	`2 ** 3`	`8`
`//`	整除	`10 // 3`	`3`

示例代码

# 初始化变量
x = 10  # 内存地址: 0x1000, 值: 10
y = 3   # 内存地址: 0x1004, 值: 3

# 算术运算
print(x + y)   # 解释: 10 + 3 = 13
print(x - y)   # 解释: 10 - 3 = 7
print(x * y)   # 解释: 10 * 3 = 30
print(x / y)   # 解释: 10 / 3 = 3.333...
print(x % y)   # 解释: 10 % 3 = 1
print(x ** y)  # 解释: 10 ** 3 = 1000
print(x // y)  # 解释: 10 // 3 = 3

实际应用：计算购物车总价

# 商品价格
price1 = 20
price2 = 15
price3 = 30

# 计算总价
total = price1 + price2 + price3
print(f"购物车总价: {total} 元")  # 输出: 购物车总价: 65 元

小练习

计算 (15 + 7) * 2 - 10 并解释结果。

result = (15 + 7) * 2 - 10  # 解释: (22) * 2 - 10 = 44 - 10 = 34
print(result)  # 输出: 34

编写一个程序，计算用户输入的三个数的平均值。

num1 = float(input("请输入第一个数: "))
num2 = float(input("请输入第二个数: "))
num3 = float(input("请输入第三个数: "))

average = (num1 + num2 + num3) / 3
print(f"平均值是: {average}")

1.2 比较运算符

比较运算符用于比较两个值。

运算符	描述	示例	结果
`==`	等于	`10 == 5`	`False`
`!=`	不等于	`10 != 5`	`True`
`>`	大于	`10 > 5`	`True`
`<`	小于	`10 < 5`	`False`
`>=`	大于等于	`10 >= 5`	`True`
`<=`	小于等于	`10 <= 5`	`False`

示例代码

# 初始化变量
x = 10
y = 5

# 比较运算
print(x == y)  # 解释: 10 == 5 → False
print(x != y)  # 解释: 10 != 5 → True
print(x > y)   # 解释: 10 > 5 → True
print(x < y)   # 解释: 10 < 5 → False
print(x >= y)  # 解释: 10 >= 5 → True
print(x <= y)  # 解释: 10 <= 5 → False

实际应用：判断成绩是否及格

score = 85
if score >= 60:
    print("成绩及格")  # 输出: 成绩及格
else:
    print("成绩不及格")

小练习

编写一个程序，判断用户输入的年份是否为闰年。

year = int(input("请输入年份: "))
if (year % 4 == 0 and year % 100 != 0) or (year % 400 == 0):
    print(f"{year} 年是闰年")
else:
    print(f"{year} 年不是闰年")

比较两个数的大小，输出较大的数。

num1 = float(input("请输入第一个数: "))
num2 = float(input("请输入第二个数: "))

if num1 > num2:
    print(f"较大的数是: {num1}")
else:
    print(f"较大的数是: {num2}")

1.3 逻辑运算符

逻辑运算符用于组合多个条件。

运算符	描述	示例	结果
`and`	与	`True and False`	`False`
`or`	或	`True or False`	`True`
`not`	非	`not True`	`False`

示例代码

# 初始化变量
a = True
b = False

# 逻辑运算
print(a and b)  # 解释: True and False → False
print(a or b)   # 解释: True or False → True
print(not a)    # 解释: not True → False

实际应用：登录系统

username = "admin"
password = "123456"

input_username = input("请输入用户名: ")
input_password = input("请输入密码: ")

if input_username == username and input_password == password:
    print("登录成功")  # 输出: 登录成功
else:
    print("用户名或密码错误")

小练习

编写一个程序，判断用户输入的年龄是否在 18 到 60 岁之间。

age = int(input("请输入年龄: "))
if 18 <= age <= 60:
    print("年龄在 18 到 60 岁之间")
else:
    print("年龄不在 18 到 60 岁之间")

使用逻辑运算符判断一个数是否为偶数且大于 10。

num = int(input("请输入一个数: "))
if num % 2 == 0 and num > 10:
    print(f"{num} 是偶数且大于 10")
else:
    print(f"{num} 不是偶数或小于等于 10")

1.4 赋值运算符

赋值运算符用于给变量赋值。

运算符	描述	示例	等价于
`=`	赋值	`x = 10`	`x = 10`
`+=`	加后赋值	`x += 5`	`x = x + 5`
`-=`	减后赋值	`x -= 5`	`x = x - 5`
`*=`	乘后赋值	`x *= 5`	`x = x * 5`
`/=`	除后赋值	`x /= 5`	`x = x / 5`
`%=`	取模后赋值	`x %= 5`	`x = x % 5`
`**=`	幂运算后赋值	`x **= 5`	`x = x ** 5`
`//=`	整除后赋值	`x //= 5`	`x = x // 5`

示例代码

# 初始化变量
x = 10

# 赋值运算
x += 5  # 解释: x = x + 5 → x = 15
x -= 3  # 解释: x = x - 3 → x = 12
x *= 2  # 解释: x = x * 2 → x = 24
x /= 4  # 解释: x = x / 4 → x = 6.0
x %= 5  # 解释: x = x % 5 → x = 1.0
x **= 3 # 解释: x = x ** 3 → x = 1.0
x //= 2 # 解释: x = x // 2 → x = 0.0

实际应用：计数器

count = 0
count += 1  # 每次调用时计数器加 1
print(f"当前计数: {count}")  # 输出: 当前计数: 1

小练习

编写一个程序，计算用户输入的数的平方并赋值给变量。

num = float(input("请输入一个数: "))
num **= 2
print(f"平方值是: {num}")

使用赋值运算符实现一个简单的累加器。

total = 0
for _ in range(5):
    num = float(input("请输入一个数: "))
    total += num
print(f"累加结果是: {total}")

2. 控制流程

2.1 条件语句 (`if/else`)

条件语句用于根据条件执行不同的代码块。

示例代码

# 初始化变量
x = 10

# 条件判断
if x > 5:
    print("x 大于 5")  # 解释: 10 > 5 → True，执行此代码块
else:
    print("x 小于等于 5")

流程图

开始
  ↓
[x = 10]
  ↓
判断 x > 5
  ↓
True → 输出 "x 大于 5"
  ↓
结束

实际应用：判断数字正负

num = float(input("请输入一个数: "))
if num > 0:
    print("正数")
elif num < 0:
    print("负数")
else:
    print("零")

小练习

编写一个程序，判断用户输入的数是否为偶数。

num = int(input("请输入一个数: "))
if num % 2 == 0:
    print(f"{num} 是偶数")
else:
    print(f"{num} 是奇数")

实现一个简单的登录系统，要求用户名和密码都正确才能登录。

username = "admin"
password = "123456"

input_username = input("请输入用户名: ")
input_password = input("请输入密码: ")

if input_username == username and input_password == password:
    print("登录成功")
else:
    print("用户名或密码错误")

2.2 循环语句 (`for`)

for 循环用于遍历序列。

示例代码

# for 循环
for i in range(5):  # 解释: 生成序列 [0, 1, 2, 3, 4]
    print(i)        # 解释: 依次输出 0, 1, 2, 3, 4

流程图

开始
  ↓
[i = 0]
  ↓
判断 i < 5
  ↓
True → 输出 i → i += 1
  ↓
False → 结束

实际应用：遍历列表

fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
for fruit in fruits:
    print(f"我喜欢吃{fruit}")  # 输出: 我喜欢吃苹果, 我喜欢吃香蕉, 我喜欢吃橙子

小练习

使用 for 循环输出 1 到 10 的平方。

for i in range(1, 11):
    print(i ** 2)  # 输出: 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100

遍历一个字符串，输出每个字符及其对应的 ASCII 码。

text = "Python"
for char in text:
    print(f"字符: {char}, ASCII 码: {ord(char)}")

2.3 循环语句 (`while`)

while 循环用于在条件为真时重复执行代码块。

示例代码

# 初始化变量
x = 0

# while 循环
while x < 5:        # 解释: 0 < 5 → True
    print(x)        # 解释: 输出当前值 x
    x += 1          # 解释: x = x + 1

流程图

开始
  ↓
[x = 0]
  ↓
判断 x < 5
  ↓
True → 输出 x → x += 1
  ↓
False → 结束

实际应用：猜数字游戏

import random

target = random.randint(1, 100)
guess = 0

while guess != target:
    guess = int(input("猜一个数 (1-100): "))
    if guess < target:
        print("太小了！")
    elif guess > target:
        print("太大了！")
    else:
        print("恭喜你，猜对了！")

小练习

使用 while 循环计算 1 到 100 的和。

total = 0
i = 1
while i <= 100:
    total += i
    i += 1
print(f"1 到 100 的和是: {total}")

实现一个简单的倒计时程序。

count = 10
while count >= 0:
    print(f"倒计时: {count}")
    count -= 1
print("时间到！")

3. 总结与练习

通过本篇教程，我们学习了 Python 的基础语法，包括 运算符与表达式 以及 控制流程。这些知识是 Python 编程的基石，掌握它们将为你后续的学习打下坚实的基础。

综合练习

编写一个程序，计算用户输入的三个数的最大值。

num1 = float(input("请输入第一个数: "))
num2 = float(input("请输入第二个数: "))
num3 = float(input("请输入第三个数: "))

max_num = max(num1, num2, num3)
print(f"最大值是: {max_num}")

实现一个简单的计算器，支持加、减、乘、除运算。

def calculator():
    operation = input("请选择操作 (+, -, *, /): ")
    num1 = float(input("请输入第一个数: "))
    num2 = float(input("请输入第二个数: "))

    if operation == '+':
        print(f"结果: {num1 + num2}")
    elif operation == '-':
        print(f"结果: {num1 - num2}")
    elif operation == '*':
        print(f"结果: {num1 * num2}")
    elif operation == '/':
        print(f"结果: {num1 / num2}")
    else:
        print("无效的操作")

calculator()

使用循环语句输出斐波那契数列的前 10 项。

a, b = 0, 1
for _ in range(10):
    print(a, end=" ")
    a, b = b, a + b

4. 扩展阅读

恭喜你完成了 Python 魔法学院的第 4 篇教程！ 你已经掌握了 Python 中的控制流与运算符，这是成为一名优秀 Python 开发者的重要一步。继续加油，期待在下一篇教程中与你再次相见！

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