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Python 的循环控制语句

在代码中有的时候我们需要程序不断地重复执行某一种操作,例如我们需要不停的判断某一列表中存放的数据是否大于0,这个时候就需要使用循环控制语句。

1. while 循环语句

1.1 功能与语法

程序的循环结构允许多次执行相同的代码块,如下图所示:

图片描述

图:while 循环结构

在循环结构中,程序的执行流程为:

  1. 判断循环条件
  2. 如果为真,则执行循环中的代码块;执行后跳转到步骤 1,重复第 1 步和第 2 步.
  3. 如果为假,则循环结束

Python 提供了 while 语句用于循环控制,语法如下:

while 条件:
    代码块

当循环条件为真时,程序会反复执行代码块,直至循环条件为假。

1.2 例子

编写程序 while-loop.py,如下所示:

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number = 1
while number <= 3:
    print(number)
    number = number + 1
print('END')
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  • 在第 1 行,设置变量 number 的初值为 1
  • 在第 2 行,判断变量 number 是否小于等于 3,执行 4 次条件判断
    • 第 1 次条件判断时,number 等于 1,打印 1,将 number 递增为 2
    • 第 2 次条件判断时,number 等于 2,打印 2,将 number 递增为 3
    • 第 3 次条件判断时,number 等于 3,打印 3,将 number 递增为 4
    • 第 4 次条件判断时,number 等于 4,循环结束,执行第 5 行,打印 END

程序输出结果为:

1
2
3
END

2. for 循环语句

2.1 功能与语法

Python 提供了 for 语句用于遍历序列中的元素,语法如下所示:

for 循环变量 in 序列:
    代码块

假设序列中包含有 N 个元素:A1、A2、…、An,使用 for 语句遍历该序列的过程如下:

  • for 语句中的代码块会执行 N 次
  • 第 1 次执行时,循环变量的值为 A1
  • 第 2 次执行时,循环变量的值为 A2
  • 第 N 次执行时,循环变量的值为 An

for 语句用于遍历序列中的元素,这里所讲的序列是广义的,可以是:

  • 列表
  • 元组
  • 集合
  • range 对象

2.2 遍历列表

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for item in ['www', 'imooc', 'com']:
    print(item)
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程序的输出结果如下:

www
imooc
com

2.3 遍历元组

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for item in ('www', 'imooc', 'com'):
    print(item)
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程序的输出结果如下:

www
imooc
com

2.4 遍历集合

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for item in {'www', 'imooc', 'com'}:
    print(item)
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程序的输出结果如下:

www
imooc
com

2.5 遍历 range 对象

Python 中 range 对象表示一定范围的整数序列,它有两种形式:

  • range(number) 表示区间 [0, number) 内的整数序列,该区间从 0 开始、到 number 结束,不包含 number。
  • range(start, end) 表示区间 [start, end) 内的整数序列,该区间从 start 开始、到 end 结束,不包含 end。
  1. 例子:遍历 range(3)
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for item in range(3):
    print(item)
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range(3) 表示 0、1、2 这三个整数构成的序列,程序的输出结果如下:

0
1
2
  1. 例子:遍历 range(1, 3)
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for item in range(1, 3):
    print(item)
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range(3) 表示 1、2 这两个整数构成的序列,程序的输出结果如下:

1
2

3. break 语句

3.1 功能与语法

在通常的循环中,当条件为假时,循环才会终止,有些情况下,希望能够提前从循环中退出。Python 提供了
break 语句用于从循环中退出,如下图所示:

图片描述

图:break 语句
  • 当条件为假时,循环结束,程序流程到达出口
  • 当条件为真时,执行条件为真的分支中的代码块
    • 如果代码块中包含有 break 语句
    • break 语句会中断当前的循环执行流程,直接跳转到程序的出口

3.2 例子

编写程序检测 number 是否为素数,将检测结果保存在变量 is_prime 中,如下所示:

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number = 9
is_prime = True
factor = 2
while factor < number:
    print(factor)
    if number % factor == 0:
        is_prime = False
        break
    factor = factor + 1
print(is_prime)
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  • 在第 1 行,设置 number 为 9,程序检测 number 是否为素数
  • 在第 2 行,设置检测结果 is_prime 初值为 True
  • 在第 3 行,设置循环变量 factor 为 2
    • 在第 4 行,判断循环变量 factor 是否小于 number
    • 在第 9 行,循环变量 factor 自增 1
  • 在第 6 行,判断 factor 是否是 number 的因子
    • 如果 factor 是 number 的因子,则 number 不是素数
    • 在第 6 行,将结果记录在变量 is_prime 中
    • 在第 7 行,已经检测到 number 不是素数,因此可以提前退出循环

运行程序,输出结果如下:

2
3
False

4. continue 语句

4.1 功能与语法

在通常的循环中,循环块中的语句是顺序执行的,有些情况下,希望能够跳过循环块中的剩余语句。Python 提供了 continue 语句用于跳过循环块中的剩余语句,如下图所示:

图片描述

图:continue 语句
  • 当条件为假时,循环结束,程序流程到达出口
  • 当条件为真时,执行条件为真的分支中的代码块
    • 如果代码块中包含有 continue 语句
    • break 语句会中断当前的循环执行流程,直接跳转到循环条件处

4.2 例子

编写程序计算列表中正数的累加和,代码如下:

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number = 9
is_prime = True
factor = 2
while factor < number:
    print(factor)
    if number % factor == 0:
        is_prime = False
        break
    factor = factor + 1
print(is_prime)
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  • 在第 1 行,设定 sum 为 0
  • 在第 2 行,设置一个包含 6 个元素的列表,其中包含 3 个正数、3 个负数
  • 在第 3 行,使用 for 循环遍历这个列表
  • 在第 4 行,如果 number < 0
    • 使用 continue 语句跳过第 6 行的语句
    • 程序跳转到循环开始的地方继续执行

程序运行的输出结果如下:

6

5. else 语句

5.1 在 while 循环中使用 else 语句

while 语句中提供了 else 语句,语法如下:

while 条件:
    代码块 1
else:
    代码块 2
  • 当循环条件为真时,执行代码块 1
  • 当循环条件为假时,执行代码块 2

编写程序 while-else.py,如下所示:

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number = 1
while number <= 3:
    print(number)
    number = number + 1
else:
    print('At the end:', number)
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程序输出结果为:

1
2
3
At the end: 4

5.2 在 for 循环中使用 else 语句

for 语句中提供了 else 语句,语法如下:

for 变量 in 序列:
    代码块 1
else:
    代码块 2
  • 当循环条件为真时,执行代码块 1
  • 当循环条件为假时,执行代码块 2

编写程序 for-else.py,如下所示:

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for number in range(1, 4):
    print(number)
else:
    print('At the end:', number)
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程序输出结果为:

1
2
3
At the end: 4

5.3 一个有意义的例子

else 语句通常用于当循环非正常退出的场景中,一个有意义的例子如下:

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number = 9
factor = 2
while factor < number:
    print(factor)
    if number % factor == 0:
        is_prime = False
        break
    factor = factor + 1
else:
    is_prime = True
print(is_prime)
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该程序检测 number 是否为素数,将检测结果保存在变量 is_prime 中

  • 在第 1 行,设置 number 为 9,程序检测 number 是否为素数
  • 在第 2 行,设置循环变量 factor 为 2
    • 在第 3 行,判断循环变量 factor 是否小于 number
    • 在第 8 行,循环变量 factor 自增 1
  • 在第 5 行,判断 factor 是否是 number 的因子
    • 如果 factor 是 number 的因子,则 number 不是素数
    • 在第 6 行,将结果记录在变量 is_prime 中
    • 在第 7 行,提前退出循环
  • 在第 9 行,依次测试 2、3、4、5、6、7、8 是否为 number 的因子
    • 如果都不是 number 的因子,则说明 number 是素数
    • 在第 10 行,将结果记录在变量 is_prime 中

运行程序,输出结果如下:

2
3
False

上述的例子,使用 for 循环改写,如下所示:

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number = 9
for factor in range(2, number):
    print(factor)
    if number % factor == 0:
        is_prime = False
        break
else:
    is_prime = True
print(is_prime)
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运行程序,输出相同的结果,如下所示:

2
3
False

6. 小结

Python 中的循环控制语句只有 for 和 While 两种,不同于 C 或者 Java 等其他编程语言还有 do…while。循环控制语句和分级结构语句一样在工作中经常会用到。大家多想想在编程中有什么地方是需要用到 循环控制语句的,想到之后不妨用代码实现一下。