《Python基础及应用》第3章 分支程序设计-3.1 关系与逻辑运算

# 重庆CK大学学生成绩比较案例score_zhang = 85  # 张同学Python成绩score_li = 92     # 李同学Python成绩print("=== CK大学学生成绩比较 ===")print(f"张同学成绩: {score_zhang}")print(f"李同学成绩: {score_li}")print(f"张同学成绩等于李同学吗? {score_zhang == score_li}")print(f"张同学成绩不等于李同学吗? {score_zhang != score_li}")print(f"张同学成绩大于李同学吗? {score_zhang > score_li}")print(f"张同学成绩小于李同学吗? {score_zhang < score_li}")print(f"张同学成绩大于等于85吗? {score_zhang >= 85}")print(f"李同学成绩小于等于90吗? {score_li <= 90}")

# 判断CK大学某学生成绩是否在优良区间[80, 90]score = 85# 传统写法（其他语言）# result = (score >= 80) and (score <= 90)# Python优雅写法result = 80 <= score <= 90print(f"成绩{score}是否在优良区间[80,90]? {result}")# 更多连续比较示例a, b, c = 5, 5, 5print(f"\n5 == 5 == 5 的结果: {a == b == c}")  # 相当于 (a == b) and (b == c)x, y, z = 1, 2, 3print(f"1 < 2 < 3 的结果: {x < y < z}")        # 相当于 (x < y) and (y < z)print(f"1 < 3 < 2 的结果: {1 < 3 < 2}")        # 相当于 (1 < 3) and (3 < 2) -> False

# CK大学图书馆索书号比较book1 = "TP312PY-45"book2 = "TP312PY-5"book3 = "Python基础"print("=== CK大学图书馆索书号比较 ===")print(f"'{book1}' == '{book2}': {book1 == book2}")print(f"'{book1}' < '{book2}': {book1 < book2}")  # 逐字符比较，'4'的ASCII(52) < '5'的ASCII(53)# 字符串大小写敏感username = "Admin"input_name = "admin"print(f"\n用户名比较（大小写敏感）:")print(f"'{username}' == '{input_name}': {username == input_name}")# 统一转小写后比较print(f"转小写后比较: {username.lower() == input_name.lower()}")

# CK大学物理实验数据比较# 浮点数存在精度问题，直接使用==比较可能出错a = 0.1 + 0.2b = 0.3print(f"0.1 + 0.2 = {a}")print(f"0.3 = {b}")print(f"0.1+0.2 == 0.3 ? {a == b}")  # 可能为False！# 正确做法：使用abs()函数判断差值是否足够小epsilon = 1e-10  # 精度阈值print(f"\n使用精度比较: abs({a} - {b}) < {epsilon}")print(f"结果: {abs(a - b) < epsilon}")# 或者使用round()函数print(f"\n使用round比较: round({a}, 10) == round({b}, 10)")print(f"结果: {round(a, 10) == round(b, 10)}")

# CK大学学生信息系统中不同类型数据的比较age = 20          # intheight = 175.5    # floatstudent_id = "20230101"  # strprint("=== 数值类型之间可以比较 ===")print(f"age(20) == height(175.5): {age == height}")  # False，但语法允许print(f"age(20) < height(175.5): {age < height}")    # True，整数自动转为浮点数比较print("\n=== 数值与字符串比较（Python 3禁止）===")try:    result = age > student_idexcept TypeError as e:    print(f"错误提示: {e}")    print("Python 3中，不同类型的数据不能比较大小，只能比较是否相等（结果为False）")print(f"\n年龄(20) == 学号('20230101'): {age == student_id}")  # False，类型不同

# 优先级：算术运算 > 关系运算 > 赋值运算# 关系运算符之间优先级相同，从左到右计算# 复杂表达式示例x, y, z = 10, 20, 30result = x + y > z - 5  # 先算算术运算：10+20 > 30-5 -> 30 > 25 -> Trueprint(f"x + y > z - 5 的结果: {result}")# 使用括号提高可读性（推荐）result = (x + y) > (z - 5)print(f"加括号后 (x + y) > (z - 5): {result}")

# CK大学奖学金评定条件案例# 评定一等奖学金需要：成绩>=90 并且 品德优秀score = 92is_moral_excellent = Trueprint("=== CK大学一等奖学金评定 ===")print(f"学生成绩: {score}")print(f"品德优秀: {is_moral_excellent}")# 使用and组合条件can_get_scholarship = (score >= 90) and is_moral_excellentprint(f"是否符合一等奖学金条件(成绩>=90 且 品德优秀): {can_get_scholarship}")# 评定助学金需要：家庭困难 或者 成绩优异is_family_difficult = Falseis_score_excellent = Truecan_get_grant = is_family_difficult or is_score_excellentprint(f"\n是否符合助学金条件(家庭困难 或 成绩优异): {can_get_grant}")# 使用not取反is_absent = Falsecan_take_exam = not is_absent  # 没有缺勤才能参加考试print(f"\n是否允许参加考试(未缺勤): {can_take_exam}")

# 短路求值演示print("=== 逻辑与(and)的短路特性 ===")# and运算：只要遇到False，结果就是False，后面不再计算x = 10result = (x < 5) and (print("这行不会执行"))  # x<5为False，后面不执行print(f"结果: {result}")print("\n=== 逻辑或(or)的短路特性 ===")# or运算：只要遇到True，结果就是True，后面不再计算y = 20result = (y > 10) or (print("这行不会执行"))  # y>10为True，后面不执行print(f"结果: {result}")# 实际应用：防止除零错误denominator = 0numerator = 100# 安全除法：先判断分母不为0，再计算# 如果分母为0，前面的条件为False，后面不会执行除法，避免报错if (denominator != 0) and (numerator / denominator > 10):    print("结果大于10")else:    print("分母为0或结果不大于10（安全地避开了除零错误）")

# CK大学选课系统案例# 选课条件：不是必修课(not) 并且 学分未满(and) 或者 是选修课并且时间合适(or)is_required = False      # 不是必修课credits_full = False     # 学分未满is_elective = True       # 是选修课time_suitable = True     # 时间合适# 不加括号的写法（容易混淆）# result = not is_required and not credits_full or is_elective and time_suitable# 等价于：((not is_required) and (not credits_full)) or (is_elective and time_suitable)# 加括号的写法（清晰推荐）can_select = ((not is_required) and (not credits_full)) or (is_elective and time_suitable)print(f"是否可以选择该课程: {can_select}")# 复杂条件拆解示例# 判断CK大学学生是否可以毕业：# 条件1：修满学分（总学分>=160）# 条件2：通过英语四级（成绩>=425）# 条件3：没有违纪记录# 条件4：完成毕业论文（成绩>=60）total_credits = 165cet4_score = 430has_violation = Falsethesis_score = 75can_graduate = (total_credits >= 160) and (cet4_score >= 425) and (not has_violation) and (thesis_score >= 60)print(f"\n=== CK大学毕业资格审核 ===")print(f"总学分: {total_credits} (要求>=160)")print(f"CET4成绩: {cet4_score} (要求>=425)")print(f"是否有违纪: {has_violation}")print(f"毕业论文成绩: {thesis_score} (要求>=60)")print(f"\n是否符合毕业条件: {can_graduate}")

# 非布尔值的逻辑运算（常用于设置默认值）print("=== and运算返回最后一个真值或第一个假值 ===")print(f"5 and 3: {5and3}")      # 5为真，返回3print(f"0 and 3: {0and3}")      # 0为假，返回0print(f"'hello' and 'world': {'hello'and'world'}")print("\n=== or运算返回第一个真值或最后一个假值 ===")print(f"5 or 3: {5or3}")        # 5为真，返回5print(f"0 or 3: {0or3}")        # 0为假，返回3print(f"'' or 'default': {''or'default'}")print("\n=== not运算总是返回布尔值 ===")print(f"not 5: {not5}")          # Falseprint(f"not 0: {not0}")          # Trueprint(f"not 'hello': {not'hello'}")  # False（非空字符串为真）# 实际应用：设置默认值username = ""display_name = username or "匿名用户"print(f"\n用户名: '{username}'")print(f"显示名称: '{display_name}'")

# CK大学学生信息管理系统案例# 两个学生信息字典，内容完全相同student1 = {'name': '张三', 'age': 20, 'school': 'CK'}student2 = {'name': '张三', 'age': 20, 'school': 'CK'}student3 = student1  # student3指向同一个对象print("=== 值相等 vs 身份相同 ===")print(f"student1: {student1}")print(f"student2: {student2}")print(f"student3: {student3}")print(f"\nstudent1 == student2 (值相等): {student1 == student2}")  # True，内容相同print(f"student1 is student2 (身份相同): {student1 is student2}")  # False，不同对象print(f"student1 is student3 (身份相同): {student1 is student3}")  # True，同一对象# 查看内存地址（id）print(f"\nstudent1的id: {id(student1)}")print(f"student2的id: {id(student2)}")print(f"student3的id: {id(student3)}")

# Python的小整数缓存机制a = 100b = 100print(f"a = 100, b = 100")print(f"a == b: {a == b}")    # Trueprint(f"a is b: {a is b}")    # True（因为100在缓存范围内）c = 1000d = 1000print(f"\nc = 1000, d = 1000")print(f"c == d: {c == d}")    # Trueprint(f"c is d: {c is d}")    # 是False（超出缓存范围，不同对象）# 字符串也有类似的驻留机制str1 = "hello"str2 = "hello"print(f"\nstr1 = 'hello', str2 = 'hello'")print(f"str1 == str2: {str1 == str2}")  # Trueprint(f"str1 is str2: {str1 is str2}")  # True（字符串驻留）str3 = "hello world!"str4 = "hello world!"print(f"\nstr3 = 'hello world!', str4 = 'hello world!'")print(f"str3 == str4: {str3 == str4}")  # Trueprint(f"str3 is str4: {str3 is str4}")  # 是False（含空格，不驻留）

# 场景1：判断变量是否为None（最常用）data = None# 正确写法if data is None:    print("数据为空")# 错误写法（虽然结果对，但不推荐）# if data == None:# 场景2：检查对象是否是同一个config_default = {'debug': False, 'school': 'CK'}config_current = config_defaultif config_current is config_default:    print("当前配置使用的是默认配置对象")# 场景3：配合not使用value = Noneif value is not None:  # 注意：不是 "if not value is None"    print("值不为None")# 对比empty_list = []if empty_list is not None:    print("empty_list不是None（它是空列表）")if not empty_list:  # 空列表为False    print("但empty_list是假值")

# CK大学课程列表管理# 不可变对象：修改会创建新对象course_code = "CS101"print(f"原始id: {id(course_code)}")course_code = course_code + "A"print(f"修改后id: {id(course_code)}")  # id变了，说明是新对象print("\n=== 可变对象：修改不改变id ===")# 可变对象：修改不会改变对象身份students = ["张三", "李四"]print(f"原始列表: {students}, id: {id(students)}")students.append("王五")print(f"添加后: {students}, id: {id(students)}")  # id不变# 重要区别list1 = [1, 2, 3]list2 = list1           # 引用同一个对象list3 = list1.copy()    # 创建副本（新对象）print(f"\nlist1: {list1}")print(f"list2 is list1: {list2 is list1}")  # Trueprint(f"list3 is list1: {list3 is list1}")  # Falseprint(f"list3 == list1: {list3 == list1}")  # True