用戶:Xyy23330121/Python/布爾值與 if 語句

布爾值是程序表達判斷結果的方式。總共有兩種布爾值 True 和 False ，分別代表「真（正確）」和「假（錯誤）」。布爾值在以下的內容中起到重要作用。

if 語句

在編寫程序時，有時會出現需要按情況執行代碼的時候。此時，if 語句很有幫助。我們先看以下示例：

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

這裏，通過進行 if 語句，我們可以按情況執行代碼。讀者可以嘗試把開頭的 a = 1 改寫為 a = 2 或讓它等於其它內容，看看結果。

語句組與子句

以上例子中，以下的代碼構成了一個「語句組」。

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

其中，兩個 print 函數構成了 if 語句的子句。

對於 if、else 等語句而言，其後必須要跟着子句。當子句只需要一行時，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 語句確認if後緊跟着的表達式的結果，如果該結果為True，則執行if子句，如果該結果為False，則確認是否有else語句。如果有else語句，則執行else子句。

由上面的討論，if後緊跟着的表達式必須是一個會返回布爾值的表達式。接下來介紹幾種返回布爾值的表達式。

注意

if 語句的子句也是 if 語句時，如果不換行，會引發語法錯誤。這是因為：

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

此時，Python 無法確定該 else 語句是屬於哪個 if 語句的。

縮進錯誤

Python 通過縮進來確定語句是否是之前語句的子句。縮進就是語句前的空格或 TAB。這裏的兩個 print 函數前面都是4個空格，所以後面的 print 函數不是前面 print 函數的子句——而是和前面函數同級的語句。而 if 前面沒有縮進：縮進少於兩個 print 函數前的縮進，從而這兩個 print 函數都是 if 子句。

如果不分情況亂打空格或 TAB，或者將 TAB 和四個空格混用，就會出現「縮進錯誤」。比如：

a = 1
  b = 2

會輸出以下結果：

IndentationError: unexpected indent

這是由於前面的 a = 1 語句並不支持自己有子句導致的。

比較運算

上面的示例中，我們使用了 a == 1 或 a <= 2 的表達式。本章將詳細講解這些表達式的意義。

以下表格列舉了比較運算的一些運算符：

運算符	含義
<	小於
<=	小於或等於
>	大於
>=	大於或等於
==	等於
!=	不等於

在 Python 中，比如 1 + 2 會輸出 3 ，許多表達式是向外輸出一個結果的。比較運算的表達式向外輸出的是布爾類型的布爾值。

比如以下代碼：

print(1 > 2)

1 > 2與事實不符，因此1 > 2的表達式會返回False，從而代碼會輸出：

False

與其它語言不同，python支持比較運算符的任意串聯，比如x < y <= z只有在x < y且y <= z時才會返回True。

一般來講，只有同為數字，才能進行小於、小於等於、大於、大於等於的比較。對於特殊情況，請參見之後的類的方法與數學運算章節，現在不需要讀者掌握此內容。

math.isclose

浮點數誤差可以十分顯著——顯著到比較運算符會返回錯誤的結果。我們看以下示例：

print(0.1 + 0.2 == 0.3) #输出：False

為此，math 模塊提供了 math.isclose 函數來解決一部分誤差問題。

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

當兩個數字 a 和 b 足夠接近時，返回 True。否則返回 False。

「足夠接近」是由相對容差 rel_tol 和絕對容差 abs_tol 決定的，具體來講，只要 a 和 b 的差小於以下兩者中的一個，就認為足夠接近：

1. a 和 b 中絕對值較大的那個、其絕對值 max(abs(a), abs(b)) 和相對容差的乘積。
2. 絕對容差。

絕對容差對兩者都接近零的情況時很有用：對於默認情況，如果比較 1e-11 和 1e-12。兩者的差為 9e-12 已經很小，但依舊大於 1e-11 * 1e-9，並導致該函數返回 False。讀者應當綜合各種情況正確設置容差。

布爾運算

並非只有比較運算會輸出布爾值，布爾運算也會輸出布爾值。以下是三種布爾運算符：

運算符	含義	解釋
and	與	a and b只有當a和b都為True時才會輸出True，否則輸出False
or	或	a or b只要a和b兩者之一為True時就會輸出True。只有兩者都為False，才會輸出False
not	非	not a當a為True時輸出False，當a為False時輸出True。

如果我們希望判斷一些複雜情況，就需要用到布爾運算。以下示例展示了「當a < 0 或 b > 1時才執行代碼」：

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

從上面的例子也可以看出，布爾運算符比比較運算符的優先級低。正如1 + 2 * 3會先計算2 * 3再計算1 + 6一樣，not True == False等同於not (True == False)，因此會輸出True；而True == not False會引發錯誤。

建議使用比較運算符串聯

在一些情況下，更建議使用比較運算符的串聯。利用串聯可以讓程序少進行一些計算，比如：

1 < 1 + 2 <= 4

在上述計算中，1 + 2的部分只被計算了一次。但是：

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

在上面計算中，1 + 2的部分被計算了兩次。如果中間的運算很複雜，用比較運算符的串聯可以節省大量時間。

if 語句的嵌套

語句組中也可以包含 if 語句，我們稱這樣的結構是一種嵌套。以下是一個例子：

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")

嵌套子語句組前的縮進，必須比父語句組要更多。為了方便閱讀以及防止一些莫名其妙的情況，一個項目的代碼要麼每一級縮進都增加四個空格，要麼每一級縮進都增加一個TAB。

elif

為簡便起見，python 將 else 和 if 合為一體。以上的代碼也可以寫為：

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")

語句組：不需要考慮縮進的情況

有一些情況不需要考慮縮進，這裏先講第一種情況：括號。

在 Python 中，在括號未閉合時，可以在逗號等運算符處換行。換行後代碼會被當作和換行前的代碼在同一行中，因此不必考慮縮進的問題。比如下面兩個代碼，運行的結果是完全相同的：

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：")))

而對同一行代碼，Python 會忽略表達式中的TAB和空格，所以可以隨意添加縮進。比如，以下代碼和上面兩個代碼，運行結果也是相同的：

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，不能在變量中間換行，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：")))

由於字符串中間被視為是斷開了，這裏會報錯。

條件表達式（選學）

條件表達式（也被稱為：三元運算符）具有類似 if 語句的功能。我們有以下示例：

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

當條件表達式中，if和else之間的部分返回True時，條件表達式會輸出if左邊的內容。反之，會輸出else右邊的內容。條件表達式的運算順序高於且僅高於賦值的=、+=、:=等以及用於匿名函數的lambda表達式，所以基本不需要添加括號。

lambda表達式將在之後的章節學習。讀者此時並不需要掌握這些內容。