3.1 案例6：三个数中找最大
3.1.1 案例描述
从键盘输入三个数字，判断三个数字中的最大值。
分析：通过前面所学知识，可使用input（）函数实现用户输入的功能，并利用强制类型转换将用户输入的三个数字转为float型。接下来要找出三个数字中的最大值，将如何实现呢？在实际生活中，如果要找出三位同学中哪一位最高，可比一比并筛选出最高的。而Python程序则需要借助选择结构设置不同的条件判断来控制程序的走向，不断进行判断，最后将最大值找出，并输出结果。选择结构就是本节要学习的重点内容。
3.1.2 相关知识
3.1.2.1 简单选择结构：单分支结构和双分支结构
选择结构是程序根据条件判断结果而选择不同执行路径的一种方式。简单选择语句包括单分支结构和双分支结构。这两种结构的流程图如图3-1和图3-2所示。
图3-1 单分支结构流程图
图3-2 双分支结构流程图
1.单分支结构
大家都听过一首节奏欢快的歌曲《幸福拍手歌》，歌词如下。
如果感到幸福你就拍拍手
如果感到幸福你就拍拍手
如果感到幸福就快快拍手哟
快来大家都一起拍拍手
如果感到幸福你就跺跺脚
如果感到幸福你就跺跺脚
如果感到幸福就快快跺脚哟
快来大家都一起跺跺脚
随着歌曲欢快的节奏大家可以动起来，如果感到幸福，就可以做如下动作：拍拍手和跺跺脚。那么怎么将这首欢快的歌曲转换成Python语言呢？在Python语言中满足一定的条件后执行的动作可以用单分支结构来表示。
单分支结构的语法格式如下。
学习了单分支结构后，《幸福拍手歌》转化成Python语言就可以写成：
注意：判断条件就是计算结果必须为布尔值的表达式，其可以用包含>（大于）、<（小于）、==（等于）、>=（大于等于）、<=（小于等于）等运算符的表达式来表示，若判断条件的结果为True，则执行if后面缩进的语句块。同时要注意，判断条件中不能含有赋值操作符“=”，且后面的冒号一定不能少，否则会出现语法错误。
下面再来看一个单分支结构的具体例子，通过判断年龄是否满足条件决定是否可以进入网吧。
【例3-1】未成年人禁止进入网吧，如果年龄小于18岁，则输出“未成年人禁止进入网吧。”。
年龄为16时，条件判断表达式age<18的值为真（True），运行结果为输出“未成年人禁止进入网吧。”。
2.双分支结构
双分支结构就是有两个选择分支的结构，当程序执行到if…else…语句时，一定会执行if后或else后的一个语句块，而且只执行两者中的一个。
双分支结构的语法格式如下。
【例3-2】未成年人禁止进入网吧，如果年龄小于18岁，则输出“未成年人禁止进入网吧。”，否则输出“欢迎来到虚拟的互联网世界！”。
分析：年龄有两种情况，要么小于18岁，要么大于等于18岁，因此可以使用一个双分支结构来编写该程序。
代码如下。
年龄为20时，通过运算if后的判断条件，程序会执行else后的语句块，输出“欢迎来到虚拟的互联网世界！”。
双分支结构也可写成三目运算符形式，语法格式如下。
注意：
1）当判断条件为真时，执行表达式1；当判断条件为假时，执行表达式2。
2）三目运算符只支持表达式的使用而不支持语句的使用。
3）注意三目运算符形式中没有冒号。
【例3-3】比较两个值x、y的大小，将较大的值找出来并赋值给a。
分析：从两个值中找出较大的值，可直接进行条件判断，将较大的值赋值给变量a。
程序可以使用双分支结构if…else…写成如下形式。
也可将上述语句简化如下。
在三目运算符形式中，若x>y为真，则x为两个值中的较大者，将x赋值给a；否则，将y赋值给a。本例中三目运算符语句和双分支结构语句一样，都实现了取两个数中的较大值，且代码量少，更加简单。
3.1.2.2 复杂选择结构：多分支结构和分支嵌套
1.多分支结构
多分支结构是解决复杂问题的重要手段之一，和C、C++、Java语言不同，在Python中是没有switch…case…多分支结构的，可以使用if…elif…else…来代替switch…case…结构。多分支结构的流程图如图3-3所示。
图3-3 多分支结构流程图
多分支结构的语法格式如下。
注意：
1）一个if只能有一个else语句，但是可以拥有多个elif语句。
2）多分支结构的几个分支之间是有逻辑关系的，不能随意颠倒顺序。
【例3-4】利用多分支结构判断成绩的等级：当成绩大于等于90分时，等级为优秀；当成绩大于等于80分小于90分时，等级为良好；当成绩大于等于70分小于80分时，等级为中等；当成绩大于等于60分小于70分时，等级为及格；当成绩低于60分时，等级为不及格。
分析：当判断条件中有多个值时，可以使用多个if…elif…else…多分支结构来进行编程，套用多分支结构的语法格式即可。
代码如下。
当输入分数为85时，运行结果为输出“良好”。
2.分支嵌套
前面详细介绍了单分支结构、双分支结构及多分支结构，即if、if…else…和if…elif…else…。在编写程序时，如果希望在条件成立的执行语句中再增加判断条件，就可以根据需要将这3种选择结构相互嵌套。if语句的嵌套的应用场景为：在之前判断条件满足的前提下，再增加额外的判断条件。
在最简单的if语句中嵌套if…else…语句，语法格式如下。
在if…else…语句中嵌套if…else…语句，语法格式如下。
注意：if语句嵌套的层数不要太多，最多不超过5层。在相互嵌套时，一定要严格遵守不同级别代码块的缩进规范。
例3-4中将学生的成绩转化为不同的等级，当输入的数值不合法，即不在0~100之间时，程序没办法判断等级或者给出错误的判断，这时，可以利用if嵌套重新编写该程序。
【例3-5】利用多分支结构判断成绩的等级：当成绩大于等于90分时，等级为优秀；当成绩大于等于80分小于90分时，等级为良好；当成绩大于等于70分小于80分时，等级为中等；当成绩大于等于60分小于70分时，等级为及格；当成绩低于60分时，等级为不及格。要求用户输入的成绩介于0~100之间，当用户输入了不合法的数值时，提示输出“请输入0-100之间的分数”。
分析：相比例3-4，本例需要在之前条件满足的前提下，再增加额外的判断，可使用if嵌套，将if…else…和if…elif…else…嵌套在一起，当输入的数值合法时再执行多分支语句。
代码如下。
当输入分数为85时，运行结果为输出“良好”。当输入分数为120时，运行结果为输出“请输入0-100之间的分数”。
3.1.3 案例实现
从键盘输入三个数字，判断三个数字中的最大值。本案例的解法较多，读者可以开拓思路，使用多种方法实现，不断提高自己的编程能力和思考能力。本案例可通过穷举各种大小关系，将最大的值找出来；也可假定三个数字中的num1最大，将其赋值给max_num，然后将其与剩下的两个值进行逐一比较来实现；也可使用内置的max（）函数来实现；还可使用三目运算符来实现。最后两种方法的代码量最少，也更简单。
方法一基本思路：通过input（）函数让用户输入三个数字，并将其转化成float型数值，接着通过穷举各种大小关系找到最大值。此案例判断条件为多个，可以使用if…elif…else…多分支结构来进行编程。首先用num1与num2、num3比较，若num1既大于num2又大于num3，则num1为最大值；若num2既大于num1又大于num3，则num2为最大值；若都不成立，则num3为最大值，最后将结果输出。
代码如下。
方法二基本思路：前面讲过使用三目运算符取两个数中的较大值，同样地，取三个数中的最大值也可以用三目运算符进行编写。
代码如下。
方法三基本思路：首先假定三个数字中num1最大，将其赋值给max_num，然后将max_num逐一与剩下的两个数字进行比较，如果假定的最大值max_num比num2小，则将num2重新赋值给max_num，此时找出的是num1和num2中的较大值，将其与num3进行比较，若num3较大，则将num3赋值给max_num，最后将结果输出。
代码如下。
方法四基本思路：这种方法充分利用了Python中的内置max（）函数。max（）函数的功能为，取传入的多个参数中的最大值，此种方法最为简单和方便，极大地减少了代码量。
代码如下。
求三个数字中的最大值，上面给出了四种编程方法，读者也可以展开头脑风暴想出更多其他的方法，并思考如果是求n个数字中的最大值将如何编程。除了可以使用Python中的max（）内置函数，也可以参考三个数中取最大值的编程思路，不妨增加一个变量max_num，假设其最大，并初始化为第一个值，剩下的每个数依次和最大值max_num比较，如果当前正在比较的值比max_num大，就修改max_num的值。