Python开发系列课程(4) – 循环结构详解编程语言

循环结构

循环结构的应用场景

如果在程序中我们需要重复的执行某条或某些指令，例如用程序控制机器人踢足球，如果机器人持球而且还没有进入射门范围，那么我们就要一直发出让机器人向球门方向奔跑的指令。当然你可能已经注意到了，刚才的描述中其实不仅仅有需要重复的动作，还有我们上一个章节讲到的分支结构。再举一个简单的例子，比如在我们的程序中要实现每隔1秒中在屏幕上打印一个”hello, world”这样的字符串并持续一个小时，我们肯定不能够将print(‘hello, world’)这句代码写上3600遍，如果真的需要这样做那么我们的工作就太无聊了。因此，我们需要循环结构，使用循环结构我们就可以轻松的控制某件事或者某些事重复、重复、再重复的发生。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。

for-in循环

如果明确的知道循环执行的次数或者是要对一个容器进行迭代（后面会讲到），那么我们推荐使用for-in循环，例如下面代码中计算$/sum_{n=1}^{100}n$。

""" 
 
用for循环实现1~100求和 
 
Version: 0.1 
Author: 骆昊 
Date: 2018-03-01 
 
""" 
 
sum = 0 
for x in range(101): 
    sum += x 
print(sum)

需要说明的是上面代码中的range类型，range可以用来产生一个不变的数值序列，而且这个序列通常都是用在循环中的，例如：

• range(101)可以产生一个0到100的整数序列。
• range(1, 100)可以产生一个1到99的整数序列。
• range(1, 100, 2)可以产生一个1到99的奇数序列，其中的2是步长，即数值序列的增量。

知道了这一点，我们可以用下面的代码来实现1~100之间的偶数求和。

""" 
 
用for循环实现1~100之间的偶数求和 
 
Version: 0.1 
Author: 骆昊 
Date: 2018-03-01 
 
""" 
 
sum = 0 
for x in range(2, 101, 2): 
    sum += x 
print(sum)

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。

""" 
 
用for循环实现1~100之间的偶数求和 
 
Version: 0.1 
Author: 骆昊 
Date: 2018-03-01 
 
""" 
 
sum = 0 
for x in range(1, 101): 
    if x % 2 == 0: 
        sum += x 
print(sum) 

while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循环继续，表达式的值为False循环结束。下面我们通过一个“猜数字”的小游戏（计算机出一个1~100之间的随机数，人输入自己猜的数字，计算机给出对应的提示信息，直到人猜出计算机出的数字）来看看如何使用while循环。

""" 
 
猜数字游戏 
计算机出一个1~100之间的随机数由人来猜 
计算机根据人猜的数字分别给出提示大一点/小一点/猜对了 
 
Version: 0.1 
Author: 骆昊 
Date: 2018-03-01 
 
""" 
 
import random 
 
answer = random.randint(1, 100) 
counter = 0 
while True: 
    counter += 1 
    number = int(input('请输入: ')) 
    if number < answer: 
        print('大一点') 
    elif number > answer: 
        print('小一点') 
    else: 
        print('恭喜你猜对了!') 
        break 
print('你总共猜了%d次' % counter) 
if counter > 7: 
    print('你的智商余额明显不足') 

说明：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。

和分支结构一样，循环结构也是可以嵌套的，也就是说在循环中还可以构造循环结构。下面的例子演示了如何通过嵌套的循环来输出一个九九乘法表。

""" 
 
输出乘法口诀表(九九表) 
 
Version: 0.1 
Author: 骆昊 
Date: 2018-03-01 
 
""" 
 
for i in range(1, 10): 
    for j in range(1, i + 1): 
        print('%d*%d=%d' % (i, j, i * j), end='/t') 
    print() 

练习

练习1：输入一个数判断是不是素数。

""" 
 
输入一个正整数判断它是不是素数 
 
Version: 0.1 
Author: 骆昊 
Date: 2018-03-01 
 
""" 
 
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) 

练习2：输入两个正整数，计算最大公约数和最小公倍数。

""" 
 
输入两个正整数计算最大公约数和最小公倍数 
 
Version: 0.1 
Author: 骆昊 
Date: 2018-03-01 
 
""" 
 
x = int(input('x = ')) 
y = int(input('y = ')) 
if x > y: 
    (x, y) = (y, x) 
for factor in range(x, 0, -1): 
    if x % factor == 0 and y % factor == 0: 
        print('%d和%d的最大公约数是%d' % (x, y, factor)) 
        print('%d和%d的最小公倍数是%d' % (x, y, x * y // factor)) 
        break 

练习3：打印三角形图案。

""" 
 
打印各种三角形图案 
 
* 
** 
*** 
**** 
***** 
 
    * 
   ** 
  *** 
 **** 
***** 
 
    * 
   *** 
  ***** 
 ******* 
********* 
 
Version: 0.1 
Author: 骆昊 
Date: 2018-03-01 
 
""" 
 
row = int(input('请输入行数: ')) 
for i in range(1, row + 1): 
    print('*' * i) 
 
for i in range(1, row + 1): 
    print(' ' * (row - i), end='') 
    print('*' * i) 
 
# 也可以用嵌套的循环来实现 
for i in range(row): 
    for _ in range(row - i - 1): 
        print(' ', end='') 
    for _ in range(2 * i + 1): 
        print('*', end='') 
    print()