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第 11 章 判断、循环和数据容器

上一章的学习时间计算器一次处理一份输入。把三天的记录交给它，你还得手动运行三次。想让程序逐条检查、统计完成数量，还需要能保存多条记录的容器，以及决定怎样处理每条记录的判断和循环。

这一章会做出一个学习记录统计程序。它能数出已完成项目，列出未完成标题，累加学习分钟数，也会告诉你哪些记录缺了字段。你需要先完成第 9 章的环境安装，并能读懂第 10 章的变量、字符串和类型转换。全部示例使用标准库，不需要安装新包。

正文中的短代码可分别保存成文件运行，完整演示另见 container_demo.py。

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博客专栏：《AI 零基础 36 讲》

让程序根据条件选择动作

先设一个很小的目标，每天学满 30 分钟就提示达标。

minutes=35ifminutes>=30:print("今天达标")else:print("再学一会儿")print(minutes>=30)

结果是“今天达标”和 True。把第一行改成 20，结果会变成“再学一会儿”和 False。minutes >= 30得到的是布尔值，也就是表示真假的 True 或 False。

if后面放条件。条件为真时，执行它下面缩进的语句；条件为假时，这段跳过。else给出另一种动作。冒号和缩进都是 Python 语法的一部分，下一层统一缩进四个空格。不要把全角冒号输入代码，也不要混用 Tab 与空格。

判断相等用==，赋值用=。不相等写!=。>和<分别比较大小，>=与<=允许两边相等。需要三个分支时，可以加elif，意思是前面的条件不成立，再检查这一项。

minutes=0ifminutes==0:print("今天还没开始")elifminutes<30:print("已经开始，继续学习")else:print("今天达标")

这个程序输出“今天还没开始”。一个 if、elif、else 结构最多执行其中一个分支，命中前面的条件后就跳过剩余分支。把分钟数依次改成 15 和 30，可以分别看到另外两种结果。

条件还能组合。and要求两边都成立，or只需有一边成立，not把当前真假反过来。

minutes=35print(minutes>=30andminutes<60)print(minutes==0orminutes>=30)print(notFalse)

三行都输出 True。在这组数字下，35 满足两个范围限制，也满足第二行的后一个条件。先分别读懂两边，再读组合起来的条件，通常比一次写很长的判断更容易排错。

用列表保存一组有顺序的项目

列表 list 是按顺序保存多个元素的容器，用方括号表示。元素就是其中的一项，可以是字符串、数字，也可以是别的容器。

topics=["变量","循环","列表","字典"]print(topics[0])print(topics[-1])print(topics[1:3])print(topics[10:])

输出依次如下。

变量 字典 ['循环', '列表'] []

下标是元素的位置编号，从 0 开始，所以第一项是 topics[0]。负下标从末尾数，-1 指最后一项。列表有四项，正下标只有 0 到 3。直接访问 topics[4] 会产生 IndexError，表示位置越界。

topics[1:3]是切片，取出从位置 1 开始，到位置 3 之前的部分。右端不包含在结果里。省去左端就从开头取，省去右端就取到末尾。切片范围超出列表长度时会截到边界，所以topics[10:]得到空列表。单项下标越界和切片超出范围有不同的处理方式。

列表内容可以修改。append在末尾加入一项，也可以通过下标替换原来的元素。

topics=["变量","循环"]topics.append("列表")topics[0]="变量复习"print(topics)

结果是['变量复习', '循环', '列表']。把新内容写到 topics[0] 会替换第一项，原来的“变量”就不再占这个位置。

for 把同一段动作交给每一项

遍历是按顺序取出容器里的元素。for循环很适合这种“对现有的一组东西逐条处理”的任务。

topics=["变量","循环","列表"]fortopicintopics:print("准备复习",topic)

结果有三行，分别是“准备复习 变量”“准备复习 循环”和“准备复习 列表”。每轮开始，topic 都会指向当前元素。你给它取别的变量名也可以，名字要帮助自己记住取出来的是什么。

统计数字时，先在循环外准备一个累计值。

total=0forminutesin[20,15,25]:total+=minutesprint(total)

+=把右边的数字加到当前值上，等价于total = total + minutes。三轮以后 total 依次变成 20、35、60，最后打印 60。若把 total = 0 缩进到循环内部，每一轮都会重置累计值，结果就只剩 25。这是统计程序很常见的错误。

想同时取到编号和内容，可以用enumerate。它在遍历时附上计数，start=1 让展示编号从 1 开始；列表自身的下标仍然从 0 开始。

fornumber,topicinenumerate(["变量","循环"],start=1):print(number,topic)fornumberinrange(1,4):print("复习轮次",number)

前两行输出“1 变量”和“2 循环”，后面显示轮次 1、2、3。range(1, 4) 提供从 1 到 4 之前的整数，右端同样不包含在内。先画出自己需要的数字，再写 range 的边界，可以少一次来回修改。

while 持续检查条件

while适合“只要条件还成立，就继续做”的任务。次数可能事先不知道，比如持续接收输入直到用户要求退出。下面先使用一个有明确终点的例子。

remaining=3whileremaining>0:print("剩余次数",remaining)remaining-=1print("停止")

它依次显示剩余次数 3、2、1，最后显示“停止”。每一轮都执行 remaining -= 1，条件随后会变假。如果漏掉减一，remaining 一直是 3，程序就会不停重复。在终端可以按 Ctrl+C 中断，再补上改变条件的语句。

break可以立即离开所在循环，continue会跳过本轮剩余动作，进入下一轮。统计坏记录时，我们会用 continue 跳过它，继续检查下一条。第一次练习时优先用 for 处理现成列表；需要反复检查退出条件，再考虑 while。

元组、集合与字典各自保存什么

元组 tuple 也有顺序，常用圆括号表示。它的元素位置不能重新赋值，适合保存一组本章不打算修改的值，比如两个坐标。

point=(2,5)x,y=pointprint(x,y)print(point[0])print(("Python",))

输出是“2 5”、2 和('Python',)。把两个元素分别交给 x、y 叫解包，左边名字数量要与右边元素数量对应。单元素元组需要保留逗号。元组若包含列表，那个列表仍然可以修改，元组限制的是它自身各位置的赋值。

集合 set 保存不重复的元素，适合去掉重复标签，或检查某个标签是否存在。它不承诺按加入顺序显示，也没有列表那样的位置下标。

tags={"Python","AI","Python"}print(len(tags))print("AI"intags)print(len(set()))

输出是 2、True 和 0。重复的 Python 只保留一个。in检查成员，len取数量。空集合写 set()；空花括号{}表示空字典。示例只打印数量和成员检查结果，避免把集合显示顺序当作固定答案。

字典 dict 把名字和对应的值放在一起。名字叫键 key，对应内容叫值 value。这正适合描述一条学习记录。

record={"title":"列表","done":False,"minutes":25}print(record["title"])print(record.get("note","暂无备注"))forkey,valueinrecord.items():print(key,value)

前两行输出“列表”和“暂无备注”，随后输出 title、done、minutes 三组键值。items()让遍历同时得到键和值。只写for key in record会取到键。直接取不存在的键会产生 KeyError，get则允许给出缺省值。

该用哪一种，取决于处理动作。要保留学习项目顺序并随时追加，用列表；一条项目有多个命名字段，用字典。去重标签交给集合，位置固定的一组值可以用元组。本章最终数据就是一个列表，里面的每个元素是一条字典记录。

先检查为空，再决定怎样访问

空列表、空字典、空集合参加条件判断时都会按假处理，非空容器通常按真处理。这让“有没有内容”的检查可以写得很短。

topics=[]iftopics:print(topics[0])else:print("还没有学习项目")print(bool([False]))

第一部分显示“还没有学习项目”，最后一行是 True。列表 [False] 里面有一个元素，容器就非空；这个判断没有自动检查里面的完成状态。要检查每一项是否完成，仍然需要遍历并读取 done 字段。

列表赋值也有一个容易漏看的地方。

original=["变量","循环"]alias=original alias.append("列表")print(original)copied=original.copy()copied.append("字典")print(original)print(copied)

前两次打印 original 都是['变量', '循环', '列表']，copied 最后多出“字典”。alias 和 original 指向同一个列表，copy 创建了另一个列表。本例只有字符串元素；列表若嵌套字典，普通 copy 仍会共享内部字典，修改内部字段时要另外考虑复制范围。

把学习记录真正统计起来

打开 study_records.py。文件开头已经放好六条教学记录，前三条字段完整，第四条缺 done，第五条把 False 写成了字符串，最后一条连字典都没有使用。这样的输入让你能同时看到正常统计和错误说明。

程序先检查外层是不是列表，再逐条检查字典和必需字段。title 必须是非空字符串，done 必须是真正的布尔值，minutes 必须是非负整数。isinstance(value, list)可以判断值是不是列表；本章对 done 和 minutes 使用type(value) is bool与type(value) is int，严格限制输入类型。Python 中 bool 属于 int 的子类，直接用 isinstance 检查分钟数会接纳 True，我们在这里明确排除它。

为什么不能看到“False”就当成未完成？bool("False")得到 True，因为非空字符串参加真假判断时为真。完成状态必须保留没有引号的 True 或 False。缺失状态也不能悄悄归入未完成，程序会把它列为无效记录，等待补充。

运行下面的命令。执行前先在终端进入本章目录，可以在编辑器中打开本章文件夹后再新建终端。

python examples/study_records.py

实际结果如下。

输入 6 条，有效 3 条，无效 3 条 已完成 2 项 未完成 ['循环'] 有效记录共 60 分钟 第 4 条缺少字段 第 5 条 done 必须是布尔值 第 6 条必须是字典

60 来自 20 + 15 + 25，包括有效但尚未完成的那条学习记录。已完成数量只数 done 为 True 的条目。两个统计口径分别回答“有效记录一共花了多少时间”和“已经完成多少项目”，不能混在一起。

把 records 改成[]再运行，会得到 0 条记录、0 项完成、空的未完成列表和 0 分钟。for 没有元素可以取，就直接结束，所以累计值必须在循环前设好。把 records 改成数字 3，会得到“输入错误，请提供列表”，统计过程停止。

报错时先找出哪一种访问失败

本章保存了三组可以直接运行的错误与修复文件。空列表取第一项会触发 IndexError，修复版先检查列表是否有元素，空时显示“还没有学习项目”。字典缺 done 会触发 KeyError，修复版先检查字段，显示“缺少完成状态，请补充记录”。把整数交给 for 会触发 TypeError，修复版先检查外层类型，显示“输入错误，请提供列表”。

• 【零基础学AI】第 11 章课后练习与答案

下一章会把这段统计过程整理成函数，并让程序从文件读取文本、把结果保存为 JSON。

资料来源

• 【零基础学AI】第 11 章课后练习与答案
• Python 条件判断和循环
• Python 列表、元组、集合和字典
• Python 真假判断和内置类型