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第4篇：循环语句

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本节目标：

掌握Python循环语句的知识点及应用

循环结构就是程序中控制某条或某些指令重复执行的结构。在Python中构造循环结构有两种做法，一种是for-in循环，一种是while循环。

一、while循环

1. 语法格式

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while 判断条件(condition)：# 自动将表达式的值会直接转为布尔类型 即会判断 bool(表达式) 的值
    执行语句(statements)……   # 当值为True时，会执行循环体，否则退出循环

while 条件:
	条件满足的时候执行的事情

  • while的循环的基本格式为while后加一个空格，然后加一个判断条件，判断条件的值为布尔类型，若为True，则执行循环体的执行语句，反之，循环结束，不执行循环体。

  • 判断条件可以是任何类型的条件表达式，任何非零、非空的值均为True。

  • 注意冒号和缩进

  • 执行流程

2. 小案例

请实现一个用户登录系统，如果密码错误则反复提示让用户重新输入，直到输入正确才停止。

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print("开始运行超级无敌系统")

flag = True
while flag:
    user = input("请输入用户名：")
    pwd = input("请输入密码：")
    if user == "zhangyafei" and pwd == "666666":
        print("登录成功")
        flag = False
    else:
        print("用户名或密码错误")

print("系统结束")

知识点：通过改变表达式的真假可以控制循环体是否执行和跳出循环

break

break，用于在while循环中帮你终止循环，跳出整个循环体，即使表达式的值为真。

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print("开始运行系统")
while True:
	user = input("请输入用户名：")
	pwd =  input("请输入密码：")
	if user == 'zhangyafei' and pwd = "666666":
		print("登录成功")
		break
	else:
		print("用户名或密码错误，请重新登录")
print("系统结束")

所以，以后写代码时候，想要结束循环可以通过两种方式实现了，即：条件判断 和 break关键字，两种在使用时无好坏之分，只要能实现功能就行。

continue

continue，在循环中用于 结束本次循环，开始下一次循环。

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# 打印1-10中的奇数
print("开始")
i = 1
while i <= 10:
	if i % 2 == 0:
		continue
	print(i)
	i = i + 1
print("结束")

对于break和continue都是放在循环语句中用于控制循环过程的，一旦遇到break就跳出整个循环体，停止所有循环，一旦遇到continue就停止本次循环，开始下次循环。当然，通过如果没有了break和continue，我们用while条件的判断以及其他协助也能完成很多功能，有了break和continue可以在一定程度上简化我们的代码逻辑。

while else

  • 基本格式

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    while <expr>(条件表达式):
        <statement(s)>
    else:
        <additional_statement(s)>

  • else执行的时机

    • 当while循环是因为表达式的布尔值为假终止循环时，执行else，可以理解为while正常结束循环，要执行else。
    • 当while循环是因为break终止循环时的时候，不执行else，可以理解为while异常结束循环，不执行else。

  • 示例：提示用户输入用户名和密码 输入正确打印其输入正确 最多输三次 若超过三次 则提示重试

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    num = 1
    while num <= 3:
        name = input('请输入用户名：')
        pwd = input('请输入密码：')
        if name == '保国' and pwd == '55555':
            print('输入正确')
            break
        print(f'用户名或密码错误，请重新输入，还剩{3 - num}次机会')
        num += 1
    else: # 当while根据条件语句正常结束循环的时候，执行else
        print('输入用户名和密码次数超过三次，请一小时后重试。')

  • 示例：猜数字游戏。规则是计算机出一个1到100之间的随机数，玩家输入自己猜的数字，计算机给出对应的提示信息（大一点、小一点或猜对了），如果玩家猜中了数字，计算机提示用户一共猜了多少次，游戏结束，否则游戏继续。

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    import random

    answer = random.randint(1, 100)
    counter = 0
    while True:
        counter += 1
        number = int(input('请输入数字【1-100】: '))
        if number < answer:
            print(f'{number} 小了，请重新输入')
        elif number > answer:
            print(f'{number} 大了，请重新输入')
        else:
            print('恭喜你猜对了!')
            break
    print(f'你总共猜了{counter}次')
    if counter > 7:
        print('你的智商余额明显不足')

    上面的代码中使用了break关键字来提前终止循环，需要注意的是break只能终止它所在的那个循环，这一点在使用嵌套的循环结构（下面会讲到）需要引起注意。除了break之外，还有另一个关键字是continue，它可以用来放弃本次循环后续的代码直接让循环进入下一轮。

二、for循环

1. 语法格式

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for <variable> in <sequence>:
    <statements>
else:
    <statements>

  • for循环又称for-in循环，基本语法格式为for+空格+序列的元素+in+序列+冒号，下面统一缩进的代码块为循环体。

  • 序列表示Python中的容器，包含字符串、列表、元组、字典、集合等。

  • 执行流程

2. 循环示例

  • 循环字符串

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    motto = 'Life is short, I use Python!'
    for ch in motto:
        print(ch)

  • 循环列表

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    names = ['乔丹', '科比', '詹姆斯', '奥尼尔', '邓肯']
    for name in names:
        print(name)

  • 循环元组

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    names = ('乔丹', '科比', '詹姆斯', '奥尼尔', '邓肯')
    for name in names:
        print(name)

  • 循环字典

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    names = {'控卫': '乔丹', '分位': '科比', '小前锋': '詹姆斯', '中锋': '奥尼尔', '大前锋': '邓肯'}
    for postion in names:
        print(postion, names[postion])

    for postion, name in names.items():
        print(postion, names[postion])

  • 循环集合

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    names = {'乔丹', '科比', '詹姆斯', '奥尼尔', '邓肯'}
    for name in names:
        print(name)

break、continue和else

for循环中的break、continue和else用法和while循环中一样，break是跳出整个循环，continue是跳出当前循环，else是当for循环是因为break跳出循环时，不执行else语句，反之，执行else语句。

示例：输入两个正整数，计算它们的最大公约数和最小公倍数。

提示：两个数的最大公约数是两个数的公共因子中最大的那个数；两个数的最小公倍数则是能够同时被两个数整除的最小的那个数。 

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x = int(input('x = '))
y = int(input('y = '))
# 如果x大于y就交换x和y的值
if x > y:
    # 通过下面的操作将y的值赋给x, 将x的值赋给y
    x, y = y, x
# 从两个数中较的数开始做递减的循环
for factor in range(x, 0, -1):
    if x % factor == 0 and y % factor == 0:
        print(f'{x}和{y}的最大公约数是{factor}')
        print(f'{x}和{y}的最小公倍数是{x * y // factor}')
        break

range

  • 语法格式

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    range(start, stop[, step])

  • 参数说明：

    • start: 计数从 start 开始。默认是从 0 开始。例如range（5）等价于range（0， 5）;
    • stop: 计数到 stop 结束，但不包括 stop。例如：range（0， 5） 是[0, 1, 2, 3, 4]没有5
    • step：步长，默认为1。例如：range（0， 5） 等价于 range(0, 5, 1)

  • 示例1：下面代码中计算1~100求和的结果。

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    sum = 0
    for x in range(101):
        sum += x
    print(sum)

    需要说明的是上面代码中的range(1, 101)可以用来构造一个从1到100的范围，当我们把这样一个范围放到for-in循环中，就可以通过前面的循环变量x依次取出从1到100的整数。当然，range的用法非常灵活，下面给出了一个例子：

    • range(101)：可以用来产生0到100范围的整数，需要注意的是取不到101。
    • range(1, 101)：可以用来产生1到100范围的整数，相当于前面是闭区间后面是开区间。
    • range(1, 101, 2)：可以用来产生1到100的奇数，其中2是步长，即每次数值递增的值。
    • range(100, 0, -2)：可以用来产生100到1的偶数，其中-2是步长，即每次数字递减的值。

  • 示例2：实现1-100之间的偶数求和。

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    sum = 0
    for x in range(2, 101, 2):
        sum += x
    print(sum)

    当然，也可以通过在循环中使用分支结构的方式来实现相同的功能，代码如下所示。

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    sum = 0
    for x in range(1, 101):
        if x % 2 == 0:
            sum += x
    print(sum)

  • 在for循环中使用range和容器相结合

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    sites = ["Baidu", "Google","Xiaomi","Taobao", 'Tencent']
    for i in range(len(sites)):
        print(i, sites[i])

    输出：
        0 Baidu
        1 Google
        2 Xiaomi
        3 Taobao
        4 Tencent

三、循环嵌套

1. while循环嵌套

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while expression:
   while expression:
      statement(s)
   statement(s)

while 条件:
	条件满足的时候做的事情1
	条件满足的时候做的事情2
	。。。。
	while 条件2:
		条件2 满足的时候做的事情。。。。

示例：99乘法表

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i = 1
while i <= 9:
    j = 1
    while j <= i:
        print(f'{i}*{j}={i*j:<2}', end=' ')
        j += 1
    print()
    i += 1

输出

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1*1=1
2*1=2  2*2=4
3*1=3  3*2=6  3*3=9
4*1=4  4*2=8  4*3=12 4*4=16
5*1=5  5*2=10 5*3=15 5*4=20 5*5=25
6*1=6  6*2=12 6*3=18 6*4=24 6*5=30 6*6=36
7*1=7  7*2=14 7*3=21 7*4=28 7*5=35 7*6=42 7*7=49
8*1=8  8*2=16 8*3=24 8*4=32 8*5=40 8*6=48 8*7=56 8*8=64
9*1=9  9*2=18 9*3=27 9*4=36 9*5=45 9*6=54 9*7=63 9*8=72 9*9=81

2. for循环嵌套

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for iterating_var in sequence:
   for iterating_var in sequence:
      statements(s)
   statements(s)

示例：99乘法表

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for i in range(1, 10):
    for j in range(1, i + 1):
        print(f'{i}*{j}={i*j:<2}', end=' ')
    print()

输出

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1*1=1
2*1=2  2*2=4
3*1=3  3*2=6  3*3=9
4*1=4  4*2=8  4*3=12 4*4=16
5*1=5  5*2=10 5*3=15 5*4=20 5*5=25
6*1=6  6*2=12 6*3=18 6*4=24 6*5=30 6*6=36
7*1=7  7*2=14 7*3=21 7*4=28 7*5=35 7*6=42 7*7=49
8*1=8  8*2=16 8*3=24 8*4=32 8*5=40 8*6=48 8*7=56 8*8=64
9*1=9  9*2=18 9*3=27 9*4=36 9*5=45 9*6=54 9*7=63 9*8=72 9*9=81

四、简单小结

经过上面的学习，知道了Python中有while和for循环两种循环语句，那么这两种循环语句有什么区别或者说具体应用场景有什么不同呢？

  • 如果明确的知道循环执行的次数或者要对一个容器进行迭代，那么我们推荐使用for-in循环，
  • 如果要构造不知道具体循环次数的循环结构，我们推荐使用while循环。while循环通过一个能够产生或转换出bool值的表达式来控制循环，表达式的值为True则继续循环；表达式的值为False则结束循环。

五、最佳练习

练习1：输入一个正整数判断是不是素数。

提示：素数指的是只能被1和自身整除的大于1的整数。

参考答案1：

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from math import sqrt

num = int(input('请输入一个正整数: '))
end = int(sqrt(num))
is_prime = True
for x in range(2, end + 1):
    if num % x == 0:
        is_prime = False
        break
if is_prime and num != 1:
    print('%d是素数' % num)
else:
    print('%d不是素数' % num)

参考答案2：

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from math import sqrt

num = int(input('请输入一个正整数: '))
if num == 1:
    print('1是素数')
else:
    end = int(sqrt(num))
    for x in range(2, end + 1):
        if num % x == 0:
            print(f'{num}不是素数')
            break
    else:
        print(f'{num}是素数')

练习2：打印如下所示三角形图案

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参考答案：

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row = int(input('请输入行数: '))
for i in range(row):
    for _ in range(i + 1):
        print('*', end='')
    print()


for i in range(row):
    for j in range(row):
        if j < row - i - 1:
            print(' ', end='')
        else:
            print('*', end='')
    print()

for i in range(row):
    for _ in range(row - i - 1):
        print(' ', end='')
    for _ in range(2 * i + 1):
        print('*', end='')
    print()

练习3：猜数字游戏【限制次数】

要求：随机生成一个1-100的数字，允许用户最多尝试10次，10次都没猜对的话，就直接退出，如果猜对了，打印恭喜信息并退出。

参考答案：

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import random

num = random.randint(1, 100) # 随机生成一个1-100的整数
times = 1
while times <= 10:
    num2 = int(input('请输入数字【1-100】（共10次机会）：'))
    if num2 == num:
        print('恭喜你，猜对了。')
        break
    elif num2 < num:
        print(f'{num2} 小了，请重新输入,您还剩{10 - times}次机会')
    else:
        print(f'{num2} 大了，请重新输入，您还剩{10 - times}次机会')
    times += 1
else:
    print('很遗憾，您已经浪费了太多机会了，下次再来吧！')

练习4：猜数字游戏升级版

要求：允许用户最多尝试5次，每尝试5次后，如果还没猜对，就问用户是否还想继续玩，如果回答Y，就继续让其猜5次，以此往复，如果回答N，就退出程序，如何猜对了，就直接退出。

参考答案：

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import random

num = random.randint(1, 100) # 随机生成一个1-100的整数

total_times, times = 5, 1
while True:
    if times > total_times:
        print('很遗憾，您的机会已经使用完了！')
        res = input('还想玩【回复Y】退出并查看正确数字【回复N】:')
        if res == 'Y':
            times = 1
            continue
        elif res == 'N':
            print(f'已退出，正确数字是{num},欢迎下次再来!')
            break
    num2 = int(input(f'请输入数字【1-100】（共{total_times}次机会）：'))
    print(total_times, times)
    if num2 == num:
        print('恭喜你，猜对了。')
        break
    elif num2 < num:
        if times != total_times:
            print(f'{num2} 小了，请重新输入,您还剩{total_times - times}次机会')
        else:
            print(f'{num2} 小了')
    else:
        if times != total_times:
            print(f'{num2} 大了，请重新输入，您还剩{total_times - times}次机会')
        else:
            print(f'{num2} 大了')
    times += 1
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