李立宗
2021年10月16日 版本V1.0
有100個人參加體能測試，將所有人隨機分成兩組，並統計每組的人數。
計算機隨機生成100個值為1、2的隨機數，分配個每個人。每個人根據編號到所在組報道。
函數random：提供了進行隨機選擇的工具。
函數randint：生成指定范圍內的隨機數
語法：random.randint(a,b)，生成在[a,b]之間的隨機整數。
【例16.1.1】隨機生成一個1到10之間的隨機數。
# 例16.1.1.py
import random
x = random.randint(1, 10)
print(x)
輸出結果：
一個1到10之間的隨機數。
循環結構：for-in循環結構
選擇結構：if分支結構
# 例16.1.2.py
import random
x = [0, 0]
for i in range(100):
a = random.randint(1, 2)
if a == 1:
x[0] = x[0] + 1
else:
x[1] = x[1] + 1
print("第1組人數：", x[0])
print("第2組人數：", x[1])
輸出結果：
第1組人數： 54
第2組人數： 46
每次運行的輸出不一樣，因為分組是根據隨機值劃分的。
將生成的數按照大小進行分組。
# 例16.1.3.py
import random
x = [0, 0]
for i in range(100):
a = random.randint(0, 100)
if a > 50:
x[0] = x[0] + 1
else:
x[1] = x[1] + 1
print("第1組人數：", x[0])
print("第2組人數：", x[1])
輸出結果：
第1組人數： 52
第2組人數： 48
上述是某次運算結果，由於是隨機，每次情況略有不同，但是兩組值會大體相當。
將生成的數按照奇數、偶數， 進行分組。
# 例16.1.4.py
import random
x = [0, 0]
for i in range(100):
a = random.randint(0, 100)
if a % 2 == 0:
x[0] = x[0] + 1
else:
x[1] = x[1] + 1
print("第1組人數：", x[0])
print("第2組人數：", x[1])
輸出結果：
第1組人數： 47
第2組人數： 53
某公園，票價策略為：60歲及以上老人半價50元、成年人100元、未成年人免費。
需要有歸納能力，進一步歸納如下：
* >= 60:半價
* [18,60)：正常票價
* <18：免費
input：讀取鍵盤的輸入
int：鍵盤讀取的內容是字符串，需要使用int將其轉換為數值類型
【例16.2.1】輸入一個數值，觀察其在作為字符串與數值時的不同處理結果。
# 例16.2.1.py
x = input("請輸入一個數值：")
print(x + "5")
print(int(x) + 5)
輸出
請輸入一個數值：10
105
15
多分支：包含if…elif…else的分支結構
具體結構：
if 條件A:
語句A
elif 條件B:
語句B
else:
語句C
條件B是在條件A不成立的情況下發生的。
例如，如下的語句"elif x>50"是在“if x>60"不成立的情況下發生的。
因此，“elif x>50"對應的值范圍是“在50到60之間（不包含50，包含60）”，即(50,60]。
# 例16.2.2.py
import random
x = random.randint(0, 100)
print("x=", x)
if x > 60:
print("x>60")
elif x > 50:
print("x在50到60之間（不包含50，包含60）")
else:
print("x<=50")
# 例16.2.3.py
x = int(input("請輸入您的年齡："))
print("您輸入的年齡是：", x)
if x >= 60:
price = 50
elif x >= 18:
price = 100
else:
price = 0
print("您支付的票價為：", price)
輸出：
上述程序，在輸入不同年齡時，會對應不同的輸出結果。
某公園規定：隨同成人入園身高1.2～1.5米的兒童，應當購買兒童票；超過1.5米時應買全價票。每一成人游客可免費攜帶一名身高不足1.2米的兒童。
簡單來說：歸納如下：
* >1.5:全價票
* [1.2,1.5]：兒童票
* <1.2：免費
或者，歸納如下：
* <1.2:免費
* [1.2,1.5]：兒童票
* >1.5：全價票
input：讀取鍵盤的輸入
int：鍵盤讀取的內容是字符串，需要使用int將其轉換為數值類型【針對整數】
float：鍵盤讀取的內容是字符串，需要使用float將其轉換為數值類型【針對小數】
【例16.3.1】輸入一個數值，觀察其在作為字符串與數值時的不同處理結果。
# 例16.3.1.py
x = input("請輸入一個數值：")
print(x + "5")
# print(int(x) + 5) #如果x是小數，會發生錯誤
print(float(x) + 5)
輸出
請輸入一個數值：1.2
1.25
6.2
多分支結構：包含if…elif…else的分支結構
- >1.5:全價票
- [1.2,1.5]：兒童票
- <1.2：免費
# 例16.3.2.py
h = float(input("請輸入您的身高："))
print("您輸入的身高是：", h)
if h > 1.5:
price = "全價票"
elif h >= 1.2:
price = "半價票"
else:
price = "免票"
print("您支付的票價為：", price)
輸出：
上述程序，在輸入不同身高時，會對應不同的輸出結果。
- <1.2:免費
- [1.2,1.5]：兒童票
- >1.5：全價票
# 例16.3.3.py
h = float(input("請輸入您的身高："))
print("您輸入的身高是：", h)
if h < 1.2:
price = "免票"
elif h <= 1.5:
price = "半價票"
else:
price = "全價票"
print("您支付的票價為：", price)
輸出：
上述程序，在輸入不同年齡時，會對應不同的輸出結果。
猴子第1天摘下若干桃子，當即吃了一半，還不過瘾，就又多吃了一個。第2天早上，將剩下的桃子吃掉一半後，又多吃了一個。以後，每天早上都吃前一天剩下的一半加一個。到第10天早上想再吃時，發現只剩下一個桃子了。求第1天共摘了多少。
已知第10天（day10），則第9天(day9)，存在如下關系：
d a y 9 = ( d a y 10 + 1 ) ∗ 2 day_9=(day_{10}+1)*2 day9=(day10+1)∗2
實際上，依次類推往前推，每一天都是後一天加上1後的2倍。具體為：
d a y N − 1 = ( d a y N + 1 ) ∗ 2 day_{N-1}=(day_N+1)*2 dayN−1=(dayN+1)∗2
也就是說，從第10天開始，依次往前推，每一天都是按照上述公式處理。
因此，可以使用循環【for i in range(9, 0, -1)】實現。
【例16.4.1】根據邏輯關系計算桃子的數量。
定義變量：today、yesterday分別表示今天的桃子數量、昨天的桃子數量。
循環：從當前第10天開始，計算第9天的桃子數量。依次循環。
# 例16.4.1.py
today = 1
for i in range(9, 0, -1):
yesterday = (today + 1) * 2
today = yesterday
print('第1天共摘了%s個桃子' % yesterday)
【例16.4.2】顯示每天的桃子的數量。
使用print語句顯示每天的桃子數量。
# 例16.4.2.py
today = 1
print('第10天吃之前：有1個桃子')
for i in range(9, 0, -1):
yesterday = (today + 1) * 2
today = yesterday
print('第', i, '天吃之前', '有', yesterday, '個桃子')
print('第1天共摘了%s個桃子' % yesterday)
當然，我們平時看到的程序，可能變量的定義比較隨意。例如，可能為：
# 構造變量x2/x1
x2 = 1
print('第10天吃之前：有1個桃子')
for i in range(9, 0, -1):
x1 = (x2 + 1) * 2
x2 = x1
print('第', i, '天吃之前', '有', x1, '個桃子')
print('第1天共摘了%s個桃子' % x1)
不需要構造兩個變量，僅僅使用一個變量更替實現即可。
具體為：
peach = (peach + 1) * 2
程序如下：
# 例16.4.3.py
peach = 1
print('第10天吃之前：1個桃子')
for i in range(9, 0, -1):
peach = (peach + 1) * 2
print('第', i, '天吃之前', '有', peach, '個桃子')
print('第1天共摘了%s個桃子' % peach)
使用%控制輸出
%d：格式化輸出一個整數；
%f：格式化輸出浮點數；
%s：格式化輸出字符串；
a = 666
print("數值%d表示非常有趣？" % a)
輸出結果為：
數值666表示非常有趣？
更具體來說：
%4d：其中的4表示占位長度，占4位，不足在前面補空格；超過4位，全部顯示。
%4.2f：數值4表示總長度、2表示2個小數位；
%8s：輸出8位字符，不足時前面補空格、超過8位，全部顯示；
# 例16.4.4.py
peach = 1
print('第10天吃之前：1個桃子')
for i in range(9, 0, -1):
peach = (peach + 1) * 2
print('第%2d天吃之前：有%4d個桃子' % (i, peach))
print('第1天共摘了%s個桃子' % peach)
輸出結果：
第10天吃之前：1個桃子
第 9天吃之前：有 4個桃子
第 8天吃之前：有 10個桃子
第 7天吃之前：有 22個桃子
第 6天吃之前：有 46個桃子
第 5天吃之前：有 94個桃子
第 4天吃之前：有 190個桃子
第 3天吃之前：有 382個桃子
第 2天吃之前：有 766個桃子
第 1天吃之前：有1534個桃子
第1天共摘了1534個桃子
可以看到輸出中對輸出的數據寬度進行了控制。
某考試系統，用戶名為“李立宗”，密碼為“13602153866”。在用戶輸入正確的用戶名和密碼後，顯示登陸成功；否則，顯示“登錄顯示”。用戶有三次試錯機會。
用戶具有三次機會，依靠循環實現。
for i in range(3)
這是典型的循環結構，通過控制range(N)中值N來控制循環的次數。
# 例16.5.1.py
for i in range(3):
print("你好")
輸出結果為：
你好
你好
你好
你好
你好
關鍵字break，用於退出循環。
通常情況下，在某個特定條件下，退出循環。
# 例16.5.2.py
for i in range(3):
if i == 2:
break
print(i)
輸出結果為：
0
1
當用戶輸入正確的用戶名和密碼後，不再需要循環了，要退出循環。
與關系：and。兩個條件同時成立，結果為真。類似於串聯電路。
或關系：or。兩個條件，有一個成立，結果為真。類似於並聯電路。
與或關系具體示意圖如下：
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-ckndP48d-1634395880549)(…/typora/image-20211016113042200.png)]
【例16.5.3】當用戶名和密碼都正確時、輸出“登陸成功”；否則，輸出“用戶名或密碼錯誤”。
# 例16.5.3.py
name = input("請輸入用戶名：")
password = input("請輸入密碼：")
if name == "lilizong" and password == "13602153866":
print("登陸成功")
else:
print("用戶名或密碼錯誤")
【例16.5.4】當年齡大於60歲，或者小於18歲，免門票；否則，購買全價票。
# 例16.5.4.py
age = int(input("請輸入年齡："))
if age > 60 or age < 18:
print("免門票")
else:
print("請購買全價票")
主程序如下：
# 例16.5.5.py
for i in range(3):
name = input("請輸入用戶名：")
password = input("請輸入密碼：")
if name == "lilizong" and password == "13602153866":
print("登陸成功")
break
else:
print("用戶名或密碼錯誤")
輸入如下所示的九九乘法表。
1*1= 1
2*1= 2 2*2= 4
3*1= 3 3*2= 6 3*3= 9
4*1= 4 4*2= 8 4*3=12 4*4=16
5*1= 5 5*2=10 5*3=15 5*4=20 5*5=25
6*1= 6 6*2=12 6*3=18 6*4=24 6*5=30 6*6=36
7*1= 7 7*2=14 7*3=21 7*4=28 7*5=35 7*6=42 7*7=49
8*1= 8 8*2=16 8*3=24 8*4=32 8*5=40 8*6=48 8*7=56 8*8=64
9*1= 9 9*2=18 9*3=27 9*4=36 9*5=45 9*6=54 9*7=63 9*8=72 9*9=81
將循環數據輸出在同一行，采用【end=” “】控制每次輸出不要換行，而是在輸出結果加上空格。
# 例16.6.1.py
for i in range(1, 10):
print(i, end=" ")
print()
程序輸出如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9
需要注意，最後的【print()】表示在輸出完所有的數值後，加一個換行。
嵌套循環是在循環裡面嵌入循環。將內層循環看成一個獨立的整體，更利於理解嵌套循環。
例如，將下面的【例16.6.1.py】內的代碼看為一個整體，則可以將【在同一行輸出1到9】作為一個整體。
將上述代碼，用在一個循環體內，可以將上述代碼執行指定的次數。
# 例16.6.2.py
for j in range(1, 10):
for i in range(1, 10):
print(i, end=" ")
print()
程序輸出如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
從上述程序可以看到，還需要做兩點改進：
**改進1：**將每一行乘以行號：第1行乘以1，第2行乘以2，以此類推。實際上每一行乘以j的值；
**改進2：**控制每一行輸出的數值個數，第1行輸出1個數值，第2行輸出2個數值，以此類推。實際上，每行輸出的個數是j個值。
**改進1：**將每一行乘以行號：第1行乘以1，第2行乘以2，以此類推。實際上每一行乘以j的值；
# 例16.6.3.py
for j in range(1, 10):
for i in range(1, 10):
print(i * j, end=" ")
print()
程序輸出如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9
2 4 6 8 10 12 14 16 18
3 6 9 12 15 18 21 24 27
4 8 12 16 20 24 28 32 36
5 10 15 20 25 30 35 40 45
6 12 18 24 30 36 42 48 54
7 14 21 28 35 42 49 56 63
8 16 24 32 40 48 56 64 72
9 18 27 36 45 54 63 72 81
**改進2：**控制每一行輸出的數值個數，第1行輸出1個數值，第2行輸出2個數值，以此類推。實際上，每行輸出的個數是j個值。
# 例16.6.4.py
for j in range(1, 10):
for i in range(1, j+1):
print(i * j, end=" ")
print()
程序輸出如下：
1
2 4
3 6 9
4 8 12 16
5 10 15 20 25
6 12 18 24 30 36
7 14 21 28 35 42 49
8 16 24 32 40 48 56 64
9 18 27 36 45 54 63 72 81
將乘數加上，結果如下：
# 例16.6.5.py
for i in range(1, 10):
for j in range(1, i + 1):
print(i, '*', j, '=', i * j, end=" ")
print()
輸出結果如下：
1 * 1 = 1
2 * 1 = 2 2 * 2 = 4
3 * 1 = 3 3 * 2 = 6 3 * 3 = 9
4 * 1 = 4 4 * 2 = 8 4 * 3 = 12 4 * 4 = 16
5 * 1 = 5 5 * 2 = 10 5 * 3 = 15 5 * 4 = 20 5 * 5 = 25
6 * 1 = 6 6 * 2 = 12 6 * 3 = 18 6 * 4 = 24 6 * 5 = 30 6 * 6 = 36
7 * 1 = 7 7 * 2 = 14 7 * 3 = 21 7 * 4 = 28 7 * 5 = 35 7 * 6 = 42 7 * 7 = 49
8 * 1 = 8 8 * 2 = 16 8 * 3 = 24 8 * 4 = 32 8 * 5 = 40 8 * 6 = 48 8 * 7 = 56 8 * 8 = 64
9 * 1 = 9 9 * 2 = 18 9 * 3 = 27 9 * 4 = 36 9 * 5 = 45 9 * 6 = 54 9 * 7 = 63 9 * 8 = 72 9 * 9 = 81
通過格式控制符控制輸出的格式：
# 例16.6.6.py
for i in range(1, 10):
for j in range(1, i + 1):
print("%d*%d=%-2d" % (i, j, i * j), end=" ")
print()
輸出結果如下：
1*1=1
2*1=2 2*2=4
3*1=3 3*2=6 3*3=9
4*1=4 4*2=8 4*3=12 4*4=16
5*1=5 5*2=10 5*3=15 5*4=20 5*5=25
6*1=6 6*2=12 6*3=18 6*4=24 6*5=30 6*6=36
7*1=7 7*2=14 7*3=21 7*4=28 7*5=35 7*6=42 7*7=49
8*1=8 8*2=16 8*3=24 8*4=32 8*5=40 8*6=48 8*7=56 8*8=64
9*1=9 9*2=18 9*3=27 9*4=36 9*5=45 9*6=54 9*7=63 9*8=72 9*9=81
編寫一個程序，能夠測量本組同學的平均身高。
要點1：控制次數。通過讀取一個數據n，將n作為控制循環的次數。
要點2：顯示當前的次數。實現起來包含兩點：
要點2.1：使用str(i+1)，將數值轉換為字符串，方便後續運算。數值無法與字符串直接運算。
要點2.2：使用加號“+”完成字符串的連接。例如：【“第”+str(i+1)+“次讀取數據”】
# 例16.7.1.py
s = 0
n = int(input("本組同學個數：\n"))
for i in range(n):
print("第"+str(i+1)+"次讀取數據")
輸出結果如下：
本組同學個數：
3
第1次讀取數據
第2次讀取數據
第3次讀取數據
想象有三堆豆子，第1堆有1個，第2堆有2個，第3堆有3個。
拿一個空盒子，分別把豆子裝進盒子裡。
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-U9zvjxNB-1634395880555)(…/typora/image-20211016140726080.png)]
步驟1：在第1堆豆子旁，把第1堆裡面的一粒豆子，放進盒子。
盒子(新值) = 盒子(原有值) + 1
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-zGYe75Cl-1634395880557)(…/typora/image-20211016140747332.png)]
步驟2：在第2堆豆子旁，把第2堆裡面的2粒豆子，放進盒子。
盒子(新值) = 盒子(原有值) + 2
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-zcra0bUy-1634395880559)(…/typora/image-20211016140759031.png)]
步驟3：在第3堆豆子旁，把第3堆裡面的3粒豆子，放進盒子。
盒子(新值) = 盒子(原有值) + 3
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-vlzOZlZD-1634395880560)(…/typora/image-20211016140814211.png)]
【例16.7.2】設計一個程序，計算1到數值N的和。
# 例16.7.2.py
# 計算1到N的和。
s = 0
n = int(input("要加到幾：\n"))
for i in range(n+1):
s += i
print("和為：", s)
程序輸出如下：
要加到幾：
5
和為： 15
【例16.7.3】設計一個程序，計算指定個數的輸入數值的和。
# 例16.7.3.py
# 計算指定個數的數值和。
s = 0
n = int(input("要計算幾個數：\n"))
for i in range(n):
a = float(input('請輸入一個數值：'))
s += a
print("和為：", s)
程序輸出如下：
要計算幾個數：
3
請輸入一個數值：6
請輸入一個數值：9
請輸入一個數值：8
和為： 23.0
# 例16.7.4.py
s = 0
n = int(input("本組同學個數：\n"))
for i in range(n):
h = float(input('請輸入身高值：'))
s += h
average = s / n
print("本組同學的平均身高值為：%.2f" % average)
程序輸出如下：
本組同學個數：
3
請輸入身高值：1.81
請輸入身高值：1.65
請輸入身高值：1.72
本組同學的平均身高值為：1.73
增加輸入提示說明
# 例16.7.5.py
s = 0
n = int(input("本組同學個數：\n"))
for i in range(n):
h = float(input('請輸入第' + str(i+1) + '個同學的身高：'))
s += h
average = s / n
print("本組同學的平均身高值為：%.2f" % average)
程序輸出結果如下：
本組同學個數：
3
請輸入第1個同學的身高：1.81
請輸入第2個同學的身高：1.62
請輸入第3個同學的身高：1.78
本組同學的平均身高值為：1.74
設計一個猜數字游戲。計算機隨機生成一個數字，用戶猜測該數字值。計算機針對用戶的猜測結果報告“比這個數值小”，或者“比這個數值大”；直到用戶猜對了，提示“完全正確”。
# 例16.8.py
import random
guess = 0
result = random.randint(0, 100)
time = 0
while guess != result:
time += 1
guess = int(input('請輸入您的猜測值（0-100之間的整數）：'))
if guess > result:
print('您的猜測比答案大')
elif guess < result:
print('您的猜測比答案小')
else:
print('預測' + str(time) + '次，你猜中了！')
break
隨機生成一個三位數，計算其各個位上數值的和。
例如，數值168其各位和為“1+6+8=15”。
計算個位：使用求余數“%”，計算得到。例如，168%10=8
計算十位：使用求整除“//”和求余數“%”，計算得到。例如，首先計算“168//10=16”，接下來計算“16%10=6”。
計算百位：使用整除“//”，計算得到。例如，168//100=1
# 例16.9.1.py
import random
x = random.randint(100, 999) # randint(a,b)生成的數值包含a也包含b
gewei = x % 10
shiwei = x // 10 % 10
baiwei = x // 100
sum = gewei + shiwei + baiwei
print("隨機數為：%d,其各個位上和為:%d" % (x, sum))
輸出結果：
隨機數為：339，其各個位上和為:15
計算十位，有兩種不同的方式：
方式1：先取到前兩位，再取最低位。例如，【168//10=16,16%10=6】。
方式2：先取到後兩位，再取最高位。例如，【168%100=68,68//10=6】。
# 例16.9.2.py
import random
x = random.randint(100, 999) # randint(a,b)生成的數值包含a也包含b
x1 = x // 10 % 10
x2 = x % 100 // 10
print("隨機數為：", x)
print("使用方式1，其十位值為：", x1)
print("使用方式2，其十位值為：", x2)
設計一個程序， 當輸入一個半徑值時，輸出對應的直徑值；當輸入一個直徑值時，輸出對應的半徑值。
eval函數將字符轉換為數值類型。
# 例16.10.1.py
x = input('請輸入長度值：')
y = eval(x)
print(x + "5.3")
print(y + 5)
輸出結果如下：
請輸入長度值：1.1
1.15.3
6.1
關鍵字in：
in：某個元素在集合內。例如：
# 例16.10.2.py
print("張三" in ["張三", "李四", "王五"]) #結果為：True
print("趙六" in ["張三", "李四", "王五"]) #結果為：False
關鍵字not in：
not in：某個元素不在集合內。例如：
# 例16.10.2.py
print("張三" not in ["張三", "李四", "王五"]) # 結果為False
print("趙六" not in ["張三", "李四", "王五"]) # 結果為True
# 例16.10.2.py
value = eval(input('請輸入長度值：'))
x = input('請輸入值的含義(r或d)：')
if x in ['r', 'R', '半徑']:
d = value * 2
print('該半徑所對應的直徑值為：', d)
elif x in ['d', 'D', '直徑']:
r = value / 2
print('該直徑所對應的半徑值為：', r)
else:
print('輸入錯誤！')
輸入直徑值時，輸出結果如下：
請輸入長度值：10.2
請輸入值的含義(r或d)：d
該直徑所對應的半徑值為： 5.1
輸入半徑值時，輸出結果如下：
請輸入長度值：2.5
請輸入值的含義(r或d)：r
該半徑所對應的直徑值為： 5.0
本版本為 1.0，完成於2021年10月6日。
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