Relph1119
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## 4 FOR、IF以及while
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### 4.1 IF语句
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#### 4.1.1 IF语句的使用
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```python
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1 people = 20
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2 cats = 30
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3 dogs = 15
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4
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5
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6 if people < cats:
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7 print("Too many cats! The world is doomed!")
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8
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9 if people > cats:
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10 print("Not many cats! The world is saved!")
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11
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12 if people < dogs:
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13 print("The world is drooled on!")
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14
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15 if people > dogs:
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16 print("The world is dry!")
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17
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18
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19 dogs += 5
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20
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21 if people >= dogs:
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22 print("People are greater than or equal to dogs.")
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23
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24 if people <= dogs:
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25 print("People are less than or equal to dogs.")
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26
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27
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28 if people == dogs:
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29 print("People are dogs.")
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```
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  上述代码的运行结果：
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```shell
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Too many cats! The world is doomed!
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The world is dry!
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People are greater than or equal to dogs.
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People are less than or equal to dogs.
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People are dogs.
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```
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##### 附加练习
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在附加练习中，试着猜猜`if`语句是什么以及它是干什么的。在继续进行下个练习之前，试着用自己的话回答以下这些问题：
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###### 练习1
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  你认为`if`对它下面的代码起什么作用？
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###### 练习2
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  为什么`if`下面的代码要缩进 4 个空格？
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###### 练习3
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  如果没有缩进会发生什么？
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###### 练习4
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  你能把一些布尔表达式放进`if`语句吗？试试看。
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###### 练习5
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  如果你改变`people`、`cats`和`dogs`的初始值会发生什么？
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##### 常见问题
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  `+=`是什么意思？ `x += 1`就相当于`x = x + 1`，但是输入的内容更少。你可以把它叫做“累加”（increment by）运算符。之后你还会学到`-=`这样类似的表达。
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#### 4.1.2. Else 和 IF 使用
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  在上个练习中你学到了一些`if`语句，思考了它的含义和作用。在你学习更多内容之前，我会解释一下上个附加练习中的问题。首先确定你做了那些练习。
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1. 你认为`if`对它下面的代码起什么作用？
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  `if`语句在代码中创建了一个“分支”（branch），有点类似于在一本冒险书中，你选择了哪个答案，就翻到对应的一页，如果你选择了不同的答案，就会去到不同的地方。`if`语句就是告诉脚本，如果这个布尔表达式是`True`，那就运行它下面的代码，否则的话就跳过。
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2. 为什么`if`下面的代码要缩进 4 个空格？
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  通过一行代码结尾的冒号告诉 Python 你在创建一个新的代码块，然后缩进四个空格告诉 Python 这个代码块中都有些什么。这就跟本书前半部分中你学的函数是一样的。
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3. 如果没有缩进会发生什么？
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  如果没有缩进，你很可能收到一个错误提示。Python 一般会让你在一个带`:`的代码行下面缩进一些内容。
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4. 你能把一些布尔表达式放进`if`语句吗？试试看。
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  试试吧，你可以的。你可以把它们写得很复杂，不过复杂的东西一般风格都很糟糕。
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5. 如果你改变`people`、`cats`和`dogs`的初始值会发生什么？
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  因为在比较数字，所以如果改变了数字，不同的`if`语句将会得出不同的判断结果，那么下面某些代码块就有可能运行。回到练习中给这些变量一些不同的数值，然后看看你能否在脑中判断出来哪些代码块会运行。
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  把我的答案和你的比较一下，然后确保你真的理解了代码块的概念。这对你进行接下来的练习很重要。把下面的代码输入进去然后运行。
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```python
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1 people = 30
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2 cars = 40
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3 trucks = 15
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4
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5
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6 if cars > people:
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7 print("We should take the cars.")
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8 elif cars < people:
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9 print("We should not take the cars.")
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10 else:
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11 print("We can't decide.")
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12
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13 if trucks > cars:
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14 print("That's too many trucks.")
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15 elif trucks < cars:
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16 print("Maybe we could take the trucks.")
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17 else:
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18 print("We still can't decide.")
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19
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20 if people > trucks:
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21 print("Alright, let's just take the trucks.")
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22 else:
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23 print("Fine, let's stay home then.")
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```
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  上述代码的运行结果：
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```shell
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We should take the cars.
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Maybe we could take the trucks.
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Alright, let's just take the trucks.
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```
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##### 附加练习
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###### 练习1
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  试着猜猜`elif`和`else`的作用是什么。
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###### 练习2
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  改变`cars`、`people`和`trucks`的数值，然后追溯每一个`if`语句，看看什么会被打印出来。
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###### 练习3
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  试试一些更复杂的布尔表达式，比如`cars > people`或者`trucks < cars`。
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###### 练习4
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  在每一行上面加上注释。
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##### 常见问题
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  如果多个`elif`块都是`True`会发生什么？ Python 从顶部开始，然后运行第一个是`True`的代码块，也就是说，它只会运行第一个。
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#### 4.1.3 IF嵌套使用
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  前面主要学习了调用函数、打印东西，但是这些基本都是直线运行下来的。你的脚本从上面开始运行，然后到底部结束。如果你用了一个函数，你可以随后再运行它，但是仍然不会有分叉需要你做决定的情况。现在你学习了`if`、`else`以及`elif`，你就可以让脚本来做决定了。
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  在上个脚本中，你写出了一个简单的问问题的测试集。在这个练习中，你将问用户一些问题，并基于他们的回答做决定。写下这个脚本，然后多玩几遍，把它弄明白。
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```python
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1 print("""You enter a dark room with two doors.
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2 Do you go through door #1 or door #2?""")
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3
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4 door = input("> ")
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5
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6 if door == "1":
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7 print("There's a giant bear here eating a cheese cake.")
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8 print("What do you do?")
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9 print("1. Take the cake.")
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10 print("2. Scream at the bear.")
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11
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12 bear = input("> ")
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13
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14 if bear == "1":
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15 print("The bear eats your face off. Good job!")
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16 elif bear == "2":
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17 print("The bear eats your legs off. Good job!")
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18 else:
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19 print(f"Well, doing {bear} is probably better.")
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20 print("Bear runs away.")
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21
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22 elif door == "2":
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23 print("You stare into the endless abyss at Cthulhu's retina.")
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24 print("1. Blueberries.")
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25 print("2. Yellow jacket clothespins.")
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26 print("3. Understanding revolvers yelling melodies.")
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27
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28 insanity = input("> ")
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29
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30 if insanity == "1" or insanity == "2":
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31 print("Your body survives powered by a mind of jello.")
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||
32 print("Good job!")
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33 else:
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34 print("The insanity rots your eyes into a pool of muck.")
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35 print("Good job!")
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36
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37 else:
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38 print("You stumble around and fall on a knife and die. Good job!")
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```
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  这里很关键的一点是在`if`语句里面又放了一个`if`语句。这在创建“嵌套”（nested）的时候非常有用，每一个分支指向另一个选择。
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  确保你理解了在`if`语句中嵌套`if`语句的理念。可以通过做附加练习来真正掌握它。
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##### 你会看到
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  这是我玩这个冒险小游戏的结果，我可能玩得没那么好。
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```shell
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You enter a dark room with two doors.
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Do you go through door #1 or door #2?
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> 1
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There's a giant bear here eating a cheese cake.
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What do you do?
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1. Take the cake.
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2. Scream at the bear.
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> 2
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The bear eats your legs off. Good job!
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```
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##### 附加练习
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  给这个游戏加一些新内容，同时改变用户可以做的决定。尽可能地扩展这个游戏，直到它变得很搞笑。写一个完全不同的新游戏。可能你不喜欢我的这个，你可以做一个你自己的。
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##### 常见问题
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1. **我能用一系列的`if`语句来代替`elif`吗？** 在某些情况下可以，但是取决于每个`if/else`是怎么写的。如果这样的话还意味着 Python 将会检查每一个`if-else`组合，而不是像`if-elif-else`组合那样只会检查第一个是`false`的。你可以多试几次，感受一下区别。
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2. **我如何表示一个数字的区间？** 有两种方式：一种是`0 < x < 10`或者`1 <= x < 10`这种传统表示方法，另一种是`x`的区间是`(1, 10)`。
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3. **如果我想在`if-elif-else`代码块中放更多的选择怎么办？** 为每种可能的选择增加更多的`elif`块。
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### 4.2 FOR语句
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```python
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1 the_count = [1, 2, 3, 4, 5]
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2 fruits = ['apples', 'oranges', 'pears', 'apricots']
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3 change = [1, 'pennies', 2, 'dimes', 3, 'quarters']
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4
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5 # this first kind of for-loop goes through a list
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6 for number in the_count:
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7 print(f"This is count {number}")
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8
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9 # same as above
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10 for fruit in fruits:
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11 print(f"A fruit of type: {fruit}")
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12
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13 # also we can go through mixed lists too
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14 # notice we have to use {} since we don't know what's in it
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15 for i in change:
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16 print(f"I got {i}")
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17
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18 # we can also build lists, first start with an empty one
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19 elements = []
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20
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21 # then use the range function to do 0 to 5 counts
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22 for i in range(0, 6):
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23 print(f"Adding {i} to the list.")
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||
24 # append is a function that lists understand
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25 elements.append(i)
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26
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27 # now we can print them out too
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28 for i in elements:
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29 print(f"Element was: {i}")
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```
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  上述代码的运行结果：
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```shell
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This is count 1
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This is count 2
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This is count 3
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This is count 4
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This is count 5
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A fruit of type: apples
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A fruit of type: oranges
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A fruit of type: pears
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A fruit of type: apricots
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I got 1
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I got pennies
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I got 2
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I got dimes
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I got 3
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I got quarters
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Adding 0 to the list.
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Adding 1 to the list.
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Adding 2 to the list.
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Adding 3 to the list.
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||
Adding 4 to the list.
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Adding 5 to the list.
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Element was: 0
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Element was: 1
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Element was: 2
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Element was: 3
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Element was: 4
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Element was: 5
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```
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##### 附加练习
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###### 练习1
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  看看你是如何使用`range`的。查阅上面的`range`函数并理解掌握。
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###### 练习2
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  你能在第 22 行不使用`for-loop`，而是直接把`range(0, 6)`赋给`elements`吗？
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###### 练习3
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  找到 Python 文档关于列表的部分，然后读一读。看看除了`append`，你还能对列表做哪些操作？
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##### 常见问题
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1. **如何创建一个二维列表？** 可以用这种列表中的列表：`[[1,2,3],[4,5,6]]`
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2. **列表（lists）和数组（arrays）难道不是一个东西吗？** 这取决于语言以及实现方法。在传统术语中，列表和数组的实现方式不同。在 Ruby 中都叫做`arrays`，在 python 中都叫做`lists`。所以我们就把这些叫做列表吧。
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3. **为什么`for-loop`可以用一个没有被定义的变量？** 变量在`for-loop`开始的时候就被定义了，它被初始化到了每一次`loop`迭代时的当前元素中。
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4. **为什么`range(1, 3)`中的`i`只循环了两次而不是三次？** `range()`函数只处理从第一个到最后一个数，但不包括最后一个数，所以它在 2 就结束了。这是这类循环的通用做法。
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5. **`element.append()`的作用是什么？** 它只是把东西追加到列表的末尾。打开 Python shell 然后创建一个新列表。任何时候当你遇到类似的用法，试着多玩几次，去体会它们的作用。
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### 4.3 while语句
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  现在我们来看一个新的循环：`while-loop`。只要一个布尔表达式是`True`，`while-loop`就会一直执行它下面的代码块。
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  等等，你应该能理解这些术语吧？如果我们写一行以`:`结尾的代码，它就会告诉 Python 开始一个新的代码块。我们用这种方式来结构化你的程序，以便 Python 明白你的意图。如果你还没有掌握这块内容，先回去复习一下，再做一些`if`语句、函数以及`for-loop`，直到你掌握为止。
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  之后我们会做一些练习来训练你的大脑读取这些结构，就像我们训练你掌握布尔表达式一样。
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  回到`while-loop`，它所做的只是像`if`语句一样的测试，但是它不是只运行一次代码块，而是在`while`是`True`的地方回到顶部再重复，直到表达式为`False`。
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  但是`while-loop`有个问题：有时候它们停不下来。如果你的目的是让程序一直运行直到宇宙的终结，那这样的确很棒。但大多数情况下，你肯定是需要循环最终能停下来的。
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> **为了避免这些问题，你得遵守一些规则：**
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> 1. 保守使用`while-loop`，通常用`for-loop`更好一些。
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> 2. 检查一下你的`while`语句，确保布尔测试最终会在某个点结果为`False`。
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> 3. 当遇到问题的时候，把你的`while-loop`开头和结尾的测试变量打印出来，看看它们在做什么。
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  在这个练习中，你要通过以下三个检查来学习`while-loop`：
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```python
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1 i = 0
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2 numbers = []
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3
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4 while i < 6:
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5 print(f"At the top i is {i}")
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6 numbers.append(i)
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7
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8 i = i + 1
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9 print("Numbers now: ", numbers)
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10 print(f"At the bottom i is {i}")
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11
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12
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13 print("The numbers: ")
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14
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15 for num in numbers:
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16 print(num)
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```
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  上述代码的运行结果：
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```shell
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At the top i is 0
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Numbers now: [0]
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At the bottom i is 1
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At the top i is 1
|
||
Numbers now: [0, 1]
|
||
At the bottom i is 2
|
||
At the top i is 2
|
||
Numbers now: [0, 1, 2]
|
||
At the bottom i is 3
|
||
At the top i is 3
|
||
Numbers now: [0, 1, 2, 3]
|
||
At the bottom i is 4
|
||
At the top i is 4
|
||
Numbers now: [0, 1, 2, 3, 4]
|
||
At the bottom i is 5
|
||
At the top i is 5
|
||
Numbers now: [0, 1, 2, 3, 4, 5]
|
||
At the bottom i is 6
|
||
The numbers:
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||
0
|
||
1
|
||
2
|
||
3
|
||
4
|
||
5
|
||
```
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##### 附加练习
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###### 练习1
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  把这个`while-loop`转换成一个你可以调用的函数，然后用一个变量替代`i < 6`里面的`6`。
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###### 练习2
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  用这个函数重新写一下这个脚本，试试不同的数值。
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###### 练习3
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  再增加一个变量给这个函数的参数，然后改变第 8 行的`+1`，让它增加的值与之前不同。
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###### 练习4
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  用这个函数重新写这个脚本，看看会产生什么样的效果。
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###### 练习5
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||
  用`for-loop`和`range`写这个脚本。你还需要中间的增加值吗？如果不去掉这个增加值会发生什么？
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  任何时候你在运行程序的时候它失控了，只用按下 CTRL-C ，程序就会终止。
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##### 常见问题
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1. **`for-loop`和`while-loop`的区别是什么？** `for-loop`只能迭代（循环）一些东西的集合，而`while-loop`能够迭代（循环）任何类型的东西。不过，`while-loop`很难用对，而你通常能够用`for-loop`完成很多事情。
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||
2. **循环好难，我应该如何理解它们？** 人们不理解循环的主要原因是他们跟不上代码的运行。当一个循环运行的时候，它会过一遍代码块，到结尾之后再跳到顶部。为了直观表现这个过程，你可以用`print`打印出循环的整个过程，把`print`行写在循环的前面、顶部、中间、结尾。研究一下输出的内容，试着理解它是如何运行的。
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### 4.4 分支和函数
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  目前为止你已经了解了`if`语句，函数以及列表。现在是时候深入学习一下了。照例输入如下代码，看看你能否明白程序在做什么。
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```python
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1 from sys import exit
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2
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3 def gold_room():
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4 print("This room is full of gold. How much do you take?")
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5
|
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6 choice = input("> ")
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7 if "0" in choice or "1" in choice:
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8 how_much = int(choice)
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9 else:
|
||
10 dead("Man, learn to type a number.")
|
||
11
|
||
12 if how_much < 50:
|
||
13 print("Nice, you're not greedy, you win!")
|
||
14 exit(0)
|
||
15 else:
|
||
16 dead("You greedy bastard!")
|
||
17
|
||
18
|
||
19 def bear_room():
|
||
20 print("There is a bear here.")
|
||
21 print("The bear has a bunch of honey.")
|
||
22 print("The fat bear is in front of another door.")
|
||
23 print("How are you going to move the bear?")
|
||
24 bear_moved = False
|
||
25
|
||
26 while True:
|
||
27 choice = input("> ")
|
||
28
|
||
29 if choice == "take honey":
|
||
30 dead("The bear looks at you then slaps your face")
|
||
31 elif choice == "taunt bear" and not bear_moved:
|
||
32 print("The bear has moved from the door.")
|
||
33 print("You can go through it now.")
|
||
34 bear_moved = True
|
||
35 elif choice == "taunt bear" and bear_moved:
|
||
36 dead("The bear gets pissed off and chews your leg.")
|
||
37 elif choice == "open door" and bear_moved:
|
||
38 gold_room()
|
||
39 else:
|
||
40 print("I got no idea what that means.")
|
||
41
|
||
42
|
||
43 def cthulhu_room():
|
||
44 print("Here you see the great evil Cthulhu.")
|
||
45 print("He, it, whatever stares at you and you go insane.")
|
||
46 print("Do you flee for your life or eat your head?")
|
||
47
|
||
48 choice = input("> ")
|
||
49
|
||
50 if "flee" in choice:
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51 start()
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52 elif "head" in choice:
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53 dead("Well that was tasty!")
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54 else:
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55 cthulhu_room()
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56
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57
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58 def dead(why):
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59 print(why, "Good job!")
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60 exit(0)
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61
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62 def start():
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63 print("You are in a dark room.")
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64 print("There is a door to your right and left.")
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65 print("Which one do you take?")
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66
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67 choice = input("> ")
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68
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69 if choice == "left":
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70 bear_room()
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71 elif choice == "right":
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72 cthulhu_room()
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73 else:
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74 dead("You stumble around the room until you starve.")
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75
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76
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77 start()
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```
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  上述代码的运行结果：
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```shell
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You are in a dark room.
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There is a door to your right and left. Which one do you take?
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> left
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There is a bear here.
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The bear has a bunch of honey.
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The fat bear is in front of another door. How are you going to move the bear?
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> taunt bear
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The bear has moved from the door. You can go through it now.
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> open door
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This room is full of gold. How much do you take?
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> 1000
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You greedy bastard! Good job!
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```
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##### 附加练习
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###### 练习1
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  画一个这个游戏的流程图，并指出它是如何运转的。
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###### 练习2
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  修正你的错误，包括拼写和语法错误。
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###### 练习3
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  为你不理解的函数写上注释。
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###### 练习4
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  为游戏增加一些功能，同时使代码更加简化。
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###### 练习5
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  这个`gold_room`让你输入数字的方式有点奇怪。这样做有哪些`bug`？你能改善我的代码吗？可以查查看`int()`的相关知识。
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##### 常见问题
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1. **救命! 这个程序是怎么工作的！？** 当你遇到不理解的代码时，不要着急，只要在每行代码下面写下注释，弄清楚这一行是做什么的，就很容易明白。确保你的注释和代码一样简洁。 然后要么画图，要么写一段话来描述代码是如何运行的。这样你就会理解其背后的原理。
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2. **为什么你要用`while True`？** 这样可以构建一个无限循环。
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3. **`exit(0)`是干什么用的？** 在很多操作系统中，一个程序可以用`exit(0)`来结束，其中传入的数字代表是否有错误。如果你用`exit(1)`代表有1个错误，`exit(0)`则代表程序正常退出。它不同于通常的布尔逻辑（`0==False`），因为你可以用不同的数字来表示不同的错误结果。你可以用`exit(100)`来表示与`exit(2)`或者`exit(1)`不同的错误结果。
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4. **为什么`input()`有时会被写成`input('> ')`？** `input`的参数是一个字符串，所以要在获取用户输入的内容前面加一个提示符。这里`>`也可以换成想要提示用户的文字。
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