User:Xyy23330121/Python/布尔值与 if 语句

布尔值是程序表达判断结果的方式。总共有两种布尔值 True 和 False ，分别代表“真（正确）”和“假（错误）”。布尔值在以下的内容中起到重要作用。

if 语句

在编写程序时，有时会出现需要按情况执行代码的时候。此时，if 语句很有帮助。我们先看以下示例：

a = 1
if a == 1:
    print("注意")
    print("a 的值为1")
else:
    print("a 的值不为1")

这里，通过进行 if 语句，我们可以按情况执行代码。读者可以尝试把开头的 a = 1 改写为 a = 2 或让它等于其它内容，看看结果。

语句组与子句

以上例子中，以下的代码构成了一个“语句组”。

if a == 1:
    print("注意")
    print("a 的值为1")

其中，两个 print 函数构成了 if 语句的子句。

对于 if、else 等语句而言，其后必须要跟着子句。当子句只需要一行时，可以不另起一行。以下的方法也是可行的：

if a == 1: print("注意\na 的值为1")

if 语句确认if后紧跟着的表达式的结果，如果该结果为True，则执行if子句，如果该结果为False，则确认是否有else语句。如果有else语句，则执行else子句。

由上面的讨论，if后紧跟着的表达式必须是一个会返回布尔值的表达式。接下来介绍几种返回布尔值的表达式。

注意

if 语句的子句也是 if 语句时，如果不换行，会引发语法错误。这是因为：

if a > 1: if a < 2: print(a)
else: pass

此时，Python 无法确定该 else 语句是属于哪个 if 语句的。

缩进错误

Python 通过缩进来确定语句是否是之前语句的子句。缩进就是语句前的空格或 TAB。这里的两个 print 函数前面都是4个空格，所以后面的 print 函数不是前面 print 函数的子句——而是和前面函数同级的语句。而 if 前面没有缩进：缩进少于两个 print 函数前的缩进，从而这两个 print 函数都是 if 子句。

如果不分情况乱打空格或 TAB，或者将 TAB 和四个空格混用，就会出现“缩进错误”。比如：

a = 1
  b = 2

会输出以下结果：

IndentationError: unexpected indent

这是由于前面的 a = 1 语句并不支持自己有子句导致的。

比较运算

上面的示例中，我们使用了 a == 1 或 a <= 2 的表达式。本章将详细讲解这些表达式的意义。

以下表格列举了比较运算的一些运算符：

运算符	含义
<	小于
<=	小于或等于
>	大于
>=	大于或等于
==	等于
!=	不等于

在 Python 中，比如 1 + 2 会输出 3 ，许多表达式是向外输出一个结果的。比较运算的表达式向外输出的是布尔类型的布尔值。

比如以下代码：

print(1 > 2)

1 > 2与事实不符，因此1 > 2的表达式会返回False，从而代码会输出：

False

与其它语言不同，python支持比较运算符的任意串联，比如x < y <= z只有在x < y且y <= z时才会返回True。

一般来讲，只有同为数字，才能进行小于、小于等于、大于、大于等于的比较。对于特殊情况，请参见之后的类的方法与数学运算章节，现在不需要读者掌握此内容。

math.isclose

浮点数误差可以十分显著——显著到比较运算符会返回错误的结果。我们看以下示例：

print(0.1 + 0.2 == 0.3) #输出：False

为此，math 模块提供了 math.isclose 函数来解决一部分误差问题。

math.isclose(a, b, *, rel_tol=1e-9, abs_tol=0.0)

当两个数字 a 和 b 足够接近时，返回 True。否则返回 False。

“足够接近”是由相对容差 rel_tol 和绝对容差 abs_tol 决定的，具体来讲，只要 a 和 b 的差小于以下两者中的一个，就认为足够接近：

1. a 和 b 中绝对值较大的那个、其绝对值 max(abs(a), abs(b)) 和相对容差的乘积。
2. 绝对容差。

绝对容差对两者都接近零的情况时很有用：对于默认情况，如果比较 1e-11 和 1e-12。两者的差为 9e-12 已经很小，但依旧大于 1e-11 * 1e-9，并导致该函数返回 False。读者应当综合各种情况正确设置容差。

布尔运算

并非只有比较运算会输出布尔值，布尔运算也会输出布尔值。以下是三种布尔运算符：

运算符	含义	解释
and	与	a and b只有当a和b都为True时才会输出True，否则输出False
or	或	a or b只要a和b两者之一为True时就会输出True。只有两者都为False，才会输出False
not	非	not a当a为True时输出False，当a为False时输出True。

如果我们希望判断一些复杂情况，就需要用到布尔运算。以下示例展示了“当a < 0 或 b > 1时才执行代码”：

if a < 0 or b > 1:
    print("a < 0 或 b > 1")

从上面的例子也可以看出，布尔运算符比比较运算符的优先级低。正如1 + 2 * 3会先计算2 * 3再计算1 + 6一样，not True == False等同于not (True == False)，因此会输出True；而True == not False会引发错误。

建议使用比较运算符串联

在一些情况下，更建议使用比较运算符的串联。利用串联可以让程序少进行一些计算，比如：

1 < 1 + 2 <= 4

在上述计算中，1 + 2的部分只被计算了一次。但是：

1 < 1 + 2 and 1 + 2 <= 4

在上面计算中，1 + 2的部分被计算了两次。如果中间的运算很复杂，用比较运算符的串联可以节省大量时间。

if 语句的嵌套

语句组中也可以包含 if 语句，我们称这样的结构是一种嵌套。以下是一个例子：

if a < 1:
    if b > 2:
        print("a < 1 且 b > 2")
    else:
        print("a < 1 且 b <= 2")
else:
    if a == 2:
        print("a >= 1 且 a == 2")
    else:
        print("a >= 1 且 a != 2")

嵌套子语句组前的缩进，必须比父语句组要更多。为了方便阅读以及防止一些莫名其妙的情况，一个项目的代码要么每一级缩进都增加四个空格，要么每一级缩进都增加一个TAB。

elif

为简便起见，python 将 else 和 if 合为一体。以上的代码也可以写为：

if a < 1:
    if b > 2:
        print("a < 1 且 b > 2")
    else:
        print("a < 1 且 b <= 2")
elif a == 2:
    print("a >= 1 且 a == 2")
else:
    print("a >= 1 且 a != 2")

语句组：不需要考虑缩进的情况

有一些情况不需要考虑缩进，这里先讲第一种情况：括号。

在 Python 中，在括号未闭合时，可以在逗号等运算符处换行。换行后代码会被当作和换行前的代码在同一行中，因此不必考虑缩进的问题。比如下面两个代码，运行的结果是完全相同的：

print("两数字相加的结果为：", float(input("请输入第 1 个数字：")) + float(input("请输入第 2 个数字：")))

print("两数字相加的结果为：", 
float(input("请输入第 1 个数字：")) 
+ float(input("请输入第 2 个数字：")))

而对同一行代码，Python 会忽略表达式中的TAB和空格，所以可以随意添加缩进。比如，以下代码和上面两个代码，运行结果也是相同的：

print("两数字相加的结果为：", 
  float(input("请输入第 1 个数字：")) 
 + float(input("请输入第 2 个数字：")))

但是要注意，不能在变量中间换行，比如：

print("两数字相加的结果为：", 
float(input("请输入
第 1 个数字：")) 
+ float(input("请输入
第 2 个数字：")))

由于字符串中间被视为是断开了，这里会报错。

条件表达式（选学）

条件表达式（也被称为：三元运算符）具有类似 if 语句的功能。我们有以下示例：

print("正确时的输出" if 0 < 1 else "错误时的输出")  #输出：正确时的输出
print("正确时的输出" if 0 > 1 else "错误时的输出")  #输出：错误时的输出

当条件表达式中，if和else之间的部分返回True时，条件表达式会输出if左边的内容。反之，会输出else右边的内容。条件表达式的运算顺序高于且仅高于赋值的=、+=、:=等以及用于匿名函数的lambda表达式，所以基本不需要添加括号。

lambda表达式将在之后的章节学习。读者此时并不需要掌握这些内容。