在Python编程语言中，循环是一个非常重要的概念，可以帮助我们在代码中重复执行某些操作。Python支持两种主要的循环结构：for 循环和 while 循环。
1. for 循环
for 循环用于遍历一个序列（如列表、元组、字符串）或其他可迭代对象（如字典、集合）。它的基本语法如下：
for variable in iterable:
# 执行代码块
其中，variable 是一个变量，它将在每次迭代中被赋予 iterable 中的下一个值，iterable 是一个可迭代对象。以下是一些示例：
示例 1：遍历列表
fruits = ['apple', 'banana', 'cherry']
for fruit in fruits:
print(fruit)
输出：
apple
banana
cherry
示例 2：遍历字符串
for char in 'hello':
print(char)
输出：
h
e
l
l
o
示例 3：使用 range() 函数
range() 函数用于生成一个数值序列。它通常与 for 循环一起使用。基本语法如下：
for i in range(start, stop, step):
# 执行代码块
start：序列的起始值，默认为0。stop：序列的结束值（不包含在序列中）。step：步长，默认为1。
示例：
for i in range(5):
print(i)
输出：
0
1
2
3
4
示例 4：遍历字典
student = {'name': 'John', 'age': 25, 'courses': ['Math', 'CompSci']}
for key, value in student.items():
print(f'{key}: {value}')
输出：
name: John
age: 25
courses: ['Math', 'CompSci']
示例 5：嵌套 for 循环
matrix = [
[1, 2, 3],
[4, 5, 6],
[7, 8, 9]
]
for row in matrix:
for item in row:
print(item, end=' ')
print()
输出：
1 2 3
4 5 6
7 8 9
2. while 循环
while 循环在给定的条件为真时，重复执行目标语句。它的基本语法如下：
while condition:
# 执行代码块
其中，condition 是一个表达式，当其为真时，执行代码块。下面是一些示例：
示例 1：简单 while 循环
i = 0
while i < 5:
print(i)
i += 1
输出：
0
1
2
3
4
示例 2：用户输入
user_input = ''
while user_input.lower() != 'exit':
user_input = input('Enter something (type "exit" to quit): ')
print(f'You entered: {user_input}')
示例 3：无限循环和 break
while True:
user_input = input('Enter something (type "exit" to quit): ')
if user_input.lower() == 'exit':
break
print(f'You entered: {user_input}')
示例 4：continue 语句
i = 0
while i < 10:
i += 1
if i % 2 == 0:
continue
print(i)
输出：
1
3
5
7
9
3. for 循环和 while 循环的区别
- 使用场景：
for循环通常用于遍历固定长度的序列，而while循环适用于未知长度的循环或需要在满足特定条件时终止的循环。 - 可读性：
for循环通常更简洁，更易读，尤其是在处理序列时。while循环在处理复杂条件时更灵活。 - 性能：在许多情况下，
for循环的性能可能稍好，因为它们在许多情况下可以更有效地进行优化。
4. 循环中的常见问题
无限循环
无限循环是指循环条件永远为真的循环。通常是由于条件未正确更新导致的。示例：
i = 0
while i < 5:
print(i)
# 缺少 i += 1，导致 i 永远为 0
break 和 continue
break：立即终止循环。continue：跳过当前迭代，继续下一次迭代。
示例：
for i in range(10):
if i == 5:
break
print(i)
for i in range(10):
if i % 2 == 0:
continue
print(i)
嵌套循环中的 break
在嵌套循环中使用 break 只会终止内层循环。示例：
for i in range(3):
for j in range(3):
if j == 1:
break
print(f'i={i}, j={j}')
输出：
i=0, j=0
i=1, j=0
i=2, j=0
循环与条件语句结合
for i in range(1, 11):
if i % 2 == 0:
print(f'{i} 是偶数')
else:
print(f'{i} 是奇数')
输出：
1 是奇数
2 是偶数
3 是奇数
4 是偶数
5 是奇数
6 是偶数
7 是奇数
8 是偶数
9 是奇数
10 是偶数
5. 实践案例
案例 1：计算列表中所有元素的和
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
total = 0
for num in numbers:
total += num
print(f'列表元素的和为: {total}')
案例 2：找出列表中的最大值
numbers = [3, 41, 12, 9, 74, 15]
max_num = numbers[0]
for num in numbers:
if num > max_num:
max_num = num
print(f'列表中的最大值是: {max_num}')
案例 3：使用 while 循环实现猜数字游戏
import random
secret_number = random.randint(1, 100)
guess = None
attempts = 0
while guess != secret_number:
guess = int(input('猜一个 1 到 100 之间的数字: '))
attempts += 1
if guess < secret_number:
print('猜低了')
elif guess > secret_number:
print('猜高了')
else:
print(f'恭喜你，猜对了！你一共猜了 {attempts} 次。')
案例 4：生成乘法表
for i in range(1, 10):
for j in range(1, 10):
print(f'{i} x {j} = {i * j}', end='\t')
print()
输出：
1 x 1 = 1 1 x 2 = 2 1 x 3 = 3 1 x 4 = 4 1 x 5 = 5 1 x 6 = 6 1 x 7 = 7 1 x 8 = 8 1 x 9 = 9
2 x 1 = 2 2 x 2 = 4 2 x 3 = 6 2 x 4 = 8 2 x 5 = 10 2 x 6 = 12 2 x 7 = 14 2 x 8 = 16 2 x 9 = 18
3 x 1 = 3 3 x 2 = 6 3 x 3 = 9 3 x 4 = 12 3 x 5 = 15 3 x 6 = 18 3 x 7 = 21 3 x 8 = 24 3 x 9 = 27
4 x 1 = 4 4 x 2 = 8 4 x 3 = 12 4 x 4 = 16 4 x 5 = 20 4 x 6 = 24 4 x 7 = 28 4 x 8 = 32 4 x 9 = 36
5 x 1 = 5 5 x 2 = 10 5 x 3 = 15 5 x 4 = 20 5 x 5 = 25 5 x 6 = 30 5 x 7 = 35 5 x 8 = 40 5 x 9 = 45
6 x 1 = 6 6 x 2 = 12 6 x 3 = 18 6 x 4 = 24 6 x 5 = 30 6 x 6 = 36 6 x 7 = 42 6 x 8 = 48 6 x 9 = 54
7 x 1 = 7 7 x 2 = 14 7 x 3 = 21 7 x 4 = 28 7 x 5 = 35 7 x 6 = 42 7 x 7 = 49 7 x 8 = 56 7 x 9 = 63
8 x 1 = 8 8 x 2 = 16 8 x 3 = 24 8 x 4 = 32 8 x 5 = 40 8 x 6 = 48 8 x 7 = 56 8 x 8 = 64 8 x 9 = 72
9 x 1 = 9 9 x 2 = 18 9 x 3 = 27 9 x 4 = 36 9 x 5 = 45 9 x 6 = 54 9 x 7 = 63 9 x 8 = 72 9 x 9 = 81
案例 5：统计字符串中每个字符的出现频率
text = 'hello world'
char_count = {}
for char in text:
if char in char_count:
char_count[char] += 1
else:
char_count[char] = 1
for char, count in char_count.items():
print(f'{char}: {count}')
输出：
h: 1
e: 1
l: 3
o: 2
: 1
w: 1
r: 1
d: 1
循环结构是Python编程中的基本概念，for 循环和 while 循环各有其适用场景和优势。for 循环适用于遍历已知长度的序列，而 while 循环则在处理需要满足特定条件时特别有用。理解并掌握这两种循环的用法，可以大大提高代码的可读性和效率。
