Python从入门到高手4.2节-掌握循环控制语句

news2024/10/3 21:41:55

4.2.1 理解循环控制

4.2.2 for循环结构

4.2.3 循环结构的else语句

4.2.4 while循环结构

4.2.5 循环结构可以嵌套

4.2.6 国庆节吃好玩好

4.2.1 理解循环控制

我们先来搞清楚循环的含义。以下内容引自汉语词典:

循环意指往复回旋，指事物周而复始地运动或变化，或反复地连续做某事

那么，放到编程语言中进行类比，则很容易理解循环控制: 通过某些指令来控制程序反复地执行。通过控制程序指令反复地执行，可将程序员从繁琐的代码编写工作中解放出来。同学们先思考下面这个问题:

计算1到10之间的所有自然数的和

乍看是一个很简单的问题，要解决这个问题，只需将1到10之间的所有自然数罗列出来，然后再直接相加即可:

sum = 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10

但如果把问题改成“计算1到100000之间的所有自然数的和”，该怎么编写程序代码？通过手写的方式，逐数字的进行相加是非常低效的。对于这类问题，编程语言中的循环控制可以提供完美的解决方案。

4.2.2 for循环结构

在Python中通过for与while关键字来定义循环结构，循环结构中的else语句用来定义循环正常退出时所执行的操作。

同学们可以在交互模式中查找for,while等关键字的定义与用法，要养成在交互模式中进行查找的良好习惯。例如查找for关键字的定义及用法:help("for")。

for循环的语法结构:

for target_list in expression_list:
  pass
else:
  pass

target_list表示目标值列表，expression_list表示表达式列表,循环中的else语句用来定义循环正常退出时所执行的操作。在for循环结构中，会逐一迭代出表达式列表中的值，然后将值赋值给target_list所代表的变量。

代码实例:

for number in 1,2,3,4,5:
    print(number)

"""
程序输出为:

1
2
3
4
5
"""

代码中的for循环会迭代表达式列表中的值，然后将迭代出的值赋值给变量number。表达式列表中的值为(1,2,3,4,5), 集合中有5个值，所以for循环一共迭代了5次，每次都将迭代得到的值赋值给了变量number。比如第一次迭代出的值为1，然后赋值给变量number,第二次迭代出的值为2，同样赋值给变量number,以此类推。

以逗号分隔的表达式其实是Python中的元组，在后面介绍数据类型时，会对元组类型进行详细讲解

4.2.3 循环结构的else语句

循环中的else语句不是必须的，如需定义循环正常退出时所执行的收尾操作，那么需要在for循环结构中加一个else语句。

for number in 1,2,3,4,5:
  print(number)
else:
  print("for循环正常退出")

"""
程序输出为:

1
2
3
4
5
for循环正常退出
"""

所谓的循环非正常退出，是指在循环中执行了break语句，也即，只要在循环体中执行了break，就是循环的非正常退出。

break语句只能用于循环结构中，如果用在其它的地方，Python会抛出语法错误的异常信息。

代码实例：

for number in 1,2,3,4,5:
  print(number)
  # 如果当前number指向的值大于3，就执行break退出循环 
  if number > 3:
    break
else:
  # 如果for循环非正常退出
  # 就不会执行else语句下面的代码
  print("for循环正常退出")

"""
程序输出为:
1
2
3
4
"""

4.2.4 while循环结构

先来看下while循环的语法结构：

while expression:
  pass
else:
  pass

expression为条件表达式，当表达式的值为真值时，会执行冒号下方的代码。while中的else同for循环中的else一样,用来定义循环正常退出时所执行的操作。在while循环中同样可以执行break来退出循环。

代码实例：

while 0:
  print("这行代码永远不会执行")
while "":
  print("这行代码永远不会执行")

while中的表达式为0, 0值为假值，所以不会执行while循环中的print函数。

在迄今学过的内容中，0值和空值都为假值。空字符串是空值，自然也是假值

代码实例：

x = 3
y = 3
while x+y > 0:
  # 先取出变量x指向的值，然后与1进行相减
  # 最后将相减的值再赋值给变量x，以此实现了自减
  
  x = x-1
  y = y-1
  print("x+y=", x+y)

"""
程序输出为:

x+y=4
x+y=2
x+y=0
"""

代码讲解：

x与y的初始值都为3，x+y的值为6，所以x+y > 0的值为真值。在while循环中不断将x与y的值减-1，当x与y的值都为0时，x+y=0,那么表达式x+y > 0的值为假值，所以不会运行循环体中的代码。

4.2.5 循环结构可以嵌套

循环结构同条件控制结构一样，也可以嵌套。同样地，在进行嵌套时要注意代码缩进，同时嵌套的深度不宜过深，否则会导致代码的可读性变差，代码难以维护。以下是一个代码实例，计算1到10之间的所有合数的和:

# 定义变量sum_of_numbers用来保存所有合数的和
sum_of_numbers = 0
# 合数指自然数中除了能被1和本身整除外，还能被其他数（0除外）整除的数
# 所以首先排除1和2
number = 3

while number <=10:
  
  # 通过for循环和range来遍历从2到number之间的所有自然数
  for _ in range(2, number):
    # % 是Python中的求余计算符号
    if number % _ == 0:
      # number能被其他数整除时，余数为0
      # 如果余数为0，说明为合数
      sum_of_numbers = sum_of_numbers + number
      break    
      
  # 不断进行自加，当number指向的值大于10时，会退出循环
  number = number +1
else:
    print(sum_of_numbers)

在上文的代码实例中，在while循环中嵌套了for循环，同样可以在while中嵌套while循环，在for循环中嵌套while循环，for循环。同学们可将上文中的代码实例全部改成for循环结构，以比较while循环与for循环的使用区别。