13. 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：

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：

number = 1
while number <= 3:
    print(number)
    number = number + 1
print('END')

• 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

for item in ['www', 'mybj123', 'com']:
    print(item)

程序的输出结果如下：

www
mybj123
com

2.3 遍历元组

for item in ('www', 'mybj123', 'com'):
    print(item)

程序的输出结果如下：

www
mybj123
com

2.4 遍历集合

for item in {'www', 'mybj123', 'com'}:
    print(item)

程序的输出结果如下：

www
mybj123
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)

   for item in range(3):
       print(item)

   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
   

2. 例子：遍历 range (1, 3)

   for item in range(1, 3):
       print(item)

   range (1,3) 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：

• 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：

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)

• 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：

• 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：

list1 = [1,2,3,4,5,6]
list1_sum = 0
for i in list1:
	if i % 2 != 0:
		continue
	list1_sum += i
print(list1_sum)

• 在第 1,2 行，设定一个含有六个元素的列表，并定义一个结果变量；
• 在第 3 行，使用 for 循环遍历这个列表；
• 在第 4 行，判断元素是否是偶数，不是偶数则使用 continue 关键字跳出本次循环
• 在第 6 行，能够执行到这里说明元素是偶数，则追加到结果变量上。

程序运行的输出结果如下：

12

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：

number = 1
while number <= 3:
    print(number)
    number = number + 1
else:
    print('At the end:', number)

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：

for number in range(1, 4):
    print(number)
else:
    print('At the end:', number)

程序输出结果为：

1
2
3
At the end: 3

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：

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)

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：

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)

运行程序，输出相同的结果。

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。

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