Python: 循环结构

Q: for 和 while 到底怎么选？

知道循环次数（遍历列表/range/字符串）用 for ；知道什么时候停（等待输入/逼近值）用 while 。两者往往可以互换，但选对的那一方代码更清晰。

Q: for i in range(len(list)) 是 Python 风格吗？

不算。Python 推崇直接遍历元素 for item in list 。只有确实需要下标时才用 range(len(...)) ，这种情况用 enumerate() 更优雅。

Q: 嵌套循环太多层怎么办？

嵌套超过 3 层可读性会大幅下降。解决办法：把内层循环封装成函数、用 itertools 简化组合、或重新思考是否有更优的算法。

写代码时，你经常会遇到这样的场景：重复做同一件事。比如，打印 1 到 100 的数字、处理列表中的每一个元素、或者不断询问用户输入直到得到正确答案。

如果用手写，100 个数字就要写 100 行 print()，显然不现实。这时候就需要循环来帮忙了。Python 提供了两种循环方式：

for 循环 —— 用于"遍历"一个序列（列表、字符串、range 等）
while 循环 —— 用于"条件成立时一直执行"

1. `for` 循环基础

for 循环是 Python 中最常用的循环形式。它的核心思想是：从序列中逐个取出元素，每次都执行一遍相同的代码块。

基本语法：

TEXT 📖 仅展示

for 变量 in 序列:
    要重复执行的代码

变量会依次被赋值为序列中的每一个元素，然后执行缩进块中的代码。

▶ 示例：遍历列表和字符串（⭐）

PYTHON

# 遍历列表
fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子", "葡萄"]
for fruit in fruits:
    print(f"我喜欢吃 {fruit}")

print("---")

# 遍历字符串 —— 每个字符依次输出
for char in "Python":
    print(char)

▶ 试一试

输出：

TEXT 📖 仅展示

我喜欢吃 苹果
我喜欢吃 香蕉
我喜欢吃 橙子
我喜欢吃 葡萄
---
P
y
t
h
o
n

💡 命名技巧：循环变量用单数形式命名。列表是 fruits，变量就用 fruit；列表是 students，变量就用 student。代码读起来就像自然语言一样顺畅。

2. `range()` 函数 —— 生成数字序列

当你需要重复执行固定次数时，range() 是最佳搭档。

range() 有三种用法：

写法	含义	示例	结果
`range(stop)`	0 → stop-1	`range(5)`	0,1,2,3,4
`range(start, stop)`	start → stop-1	`range(2, 6)`	2,3,4,5
`range(start, stop, step)`	带步长	`range(1, 10, 2)`	1,3,5,7,9

注意：range() 生成的序列不包含 stop 值，和切片规则一致，都是"顾头不顾尾"。

▶ 示例：用 range 控制循环次数（⭐）

PYTHON

# 打印 1 到 5
for i in range(1, 6):
    print(f"第 {i} 次循环")

print("---")

# 步长为 2：打印 0 到 10 的偶数
for i in range(0, 11, 2):
    print(i, end=" ")  # end=" " 让输出不换行
# 输出: 0 2 4 6 8 10

▶ 试一试

输出：

TEXT 📖 仅展示

---

▶ 示例：结合 range 和 len 遍历列表下标（⭐⭐）

PYTHON

students = ["Charlie", "Diana", "Eric", "Grace"]

# 同时获取下标和元素
for i in range(len(students)):
    print(f"第 {i + 1} 号同学：{students[i]}")

▶ 试一试

输出：

TEXT 📖 仅展示

第 1 号同学：Charlie
第 2 号同学：Diana
第 3 号同学：Eric
第 4 号同学：Grace

💡 更优雅的方式：在 Python 中，如果需要同时拿到下标和元素，推荐用 enumerate()，我们会在后面的课程中讲到。

3. `while` 循环

while 循环和 for 循环的区别在于：for 知道要循环多少次，while 只知道什么时候停止。

基本语法：

TEXT 📖 仅展示

while 条件:
    要重复执行的代码

每次循环开始前，先判断条件是否为 True，如果是就执行代码块，执行完再回来判断……直到条件变成 False。

▶ 示例：猜数字前的准备工作——倒计时（⭐）

PYTHON

count = 5
while count > 0:
    print(f"倒计时：{count}")
    count -= 1  # 每次减 1，非常重要！不然会死循环

print("发射！🚀")

▶ 试一试

输出：

TEXT 📖 仅展示

倒计时：5
倒计时：4
倒计时：3
倒计时：2
倒计时：1
发射！🚀

⚠️ 死循环警告：如果忘记写 count -= 1，条件 count > 0 永远为 True，程序就会无限循环下去，直到你强制终止。写 while 循环时，一定要确认循环条件能在某个时刻变成 False。

▶ 示例：while 的典型用法——直到遇到特定值（⭐⭐）

PYTHON

# 不断取半，直到小于 1
num = 100
while num >= 1:
    print(num, end=" → ")
    num /= 2
# 输出: 100 → 50.0 → 25.0 → 12.5 → 6.25 → 3.125 → 1.5625 → 0.78125

▶ 试一试

输出：

TEXT 📖 仅展示

# 执行成功

这个例子很好地展示了 while 的优势：我们事先不知道需要循环多少次，只知道什么时候停下来。

4. `break` 和 `continue` —— 循环的"刹车"与"跳过"

(1) `break` —— 立即结束循环

当某个条件满足时，用 break 可以直接跳出整个循环，不再执行后面的循环。

(2) `continue` —— 跳过本次循环

当某个条件满足时，用 continue 可以跳过本次循环的剩余代码，直接进入下一次循环。

▶ 示例：break 和 continue 对比（⭐）

PYTHON

print("=== break 示例 ===")
for i in range(1, 10):
    if i == 5:
        break  # 遇到 5 就彻底结束
    print(i, end=" ")
# 输出: 1 2 3 4

print("\n=== continue 示例 ===")
for i in range(1, 10):
    if i == 5:
        continue  # 跳过 5，继续后面的
    print(i, end=" ")
# 输出: 1 2 3 4 6 7 8 9

▶ 试一试

输出：

TEXT 📖 仅展示

=== break 示例 ===
\n=== continue 示例 ===

▶ 示例：break 的实战——搜索即停止（⭐⭐）

PYTHON

# 在列表中搜索第一个偶数
numbers = [3, 7, 9, 2, 5, 8, 1]

for num in numbers:
    if num % 2 == 0:
        print(f"找到第一个偶数：{num}")
        break  # 找到就不找了
else:
    print("列表中没有偶数")  # 注意：这个 else 属于 for，后面会讲

▶ 试一试

输出：

TEXT 📖 仅展示

列表中没有偶数

▶ 示例：continue 的实战——只处理有效数据（⭐⭐）

PYTHON

# 只处理正数，跳过负数和零
data = [3, -5, 0, 8, -2, 7, 0, 4]
positive_sum = 0

for num in data:
    if num <= 0:
        continue  # 跳过无效数据
    positive_sum += num

print(f"正数之和为：{positive_sum}")  # 输出: 22 (3+8+7+4)

▶ 试一试

输出：

TEXT 📖 仅展示

# 执行成功

5. `for-else` 和 `while-else` —— 循环的"正常结束奖励"

这是 Python 一个特有的语法特性，其他很多语言中没有。

else 块在循环正常结束（没有被 break 中断）时执行。可以理解为："如果循环没有被中途打断，就执行这个奖励代码"。

▶ 示例：检查数字是否为质数（⭐⭐）

PYTHON

num = 17

for i in range(2, num):
    if num % i == 0:
        print(f"{num} 不是质数，能被 {i} 整除")
        break
else:
    print(f"{num} 是质数！")  # 没有 break 才会执行

▶ 试一试

输出：

TEXT 📖 仅展示

# 执行成功

在这个例子中：

如果找到了一个能整除的 i，break 触发，else 不执行
如果遍历完所有 i 都没有整除的，循环正常结束，else 执行

💡 很多初学者觉得 for-else 有点反直觉。你可以这样记：else 的意思是 "如果没有 break 的话，就……"。

6. 嵌套循环

循环里面再套循环，就是嵌套循环。外层循环每执行一次，内层循环会完整地执行一轮。

▶ 示例：打印九九乘法表（⭐⭐）

PYTHON

for i in range(1, 10):        # 外层循环：行
    for j in range(1, i + 1):  # 内层循环：列
        print(f"{j}×{i}={i*j}", end="\t")
    print()  # 每行结束后换行

▶ 试一试

输出：

TEXT 📖 仅展示

1×1=1
1×2=2    2×2=4
1×3=3    2×3=6    3×3=9
1×4=4    2×4=8    3×4=12   4×4=16
1×5=5    2×5=10   3×5=15   4×5=20   5×5=25
1×6=6    2×6=12   3×6=18   4×6=24   5×6=30   6×6=36
1×7=7    2×7=14   3×7=21   4×7=28   5×7=35   6×7=42   7×7=49
1×8=8    2×8=16   3×8=24   4×8=32   5×8=40   6×8=48   7×8=56   8×8=64
1×9=9    2×9=18   3×9=27   4×9=36   5×9=45   6×9=54   7×9=63   8×9=72   9×9=81

⚠️ 性能提示：嵌套循环的总执行次数 = 外层次数 × 内层次数。n 层嵌套就是 n 次方级别。三层以上嵌套要格外小心，数据量大时执行时间会暴增。

▶ 示例：嵌套循环的 break 只作用于当前层（⭐⭐）

PYTHON

for i in range(1, 4):
    for j in range(1, 10):
        if j > i:
            break  # 只跳出内层循环
        print(f"({i},{j})", end=" ")
    print()

▶ 试一试

输出：

TEXT 📖 仅展示

(1,1)
(2,1) (2,2)
(3,1) (3,2) (3,3)

7. 综合示例

▶ 示例 1：猜数字游戏（⭐⭐）

系统随机生成一个 1~100 之间的数字，玩家猜测，系统提示"大了"或"小了"，直到猜中为止。

TEXT 📖 仅展示

import random

# 生成随机目标数字
target = random.randint(1, 100)
attempts = 0

print("🎯 猜数字游戏！我心中有一个 1~100 之间的数字。")

while True:  # 无限循环，靠 break 退出
    try:
        guess = int(input("请输入你的猜测："))
    except ValueError:
        print("请输入有效的数字！")
        continue

    attempts += 1

    if guess < target:
        print("小了，再大一点！")
    elif guess > target:
        print("大了，再小一点！")
    else:
        print(f"🎉 恭喜你猜对了！就是 {target}！")
        print(f"你一共猜了 {attempts} 次。")
        break  # 猜中后退出循环

关键点分析：

while True 配合 break 是 Python 中非常常见的模式
try-except 捕获非数字输入，用 continue 让用户重新输入
猜中后 break 退出循环，程序结束

▶ 示例 2：密码强度检测器（⭐⭐⭐）

根据用户输入的密码，逐项检查并给出强度评分。

PYTHON

password = input("请输入密码：")
score = 0
feedback = []

# 1. 检查长度
if len(password) >= 8:
    score += 1
else:
    feedback.append("❌ 密码长度不足 8 位")

# 2. 遍历检查字符类型
has_upper = False
has_lower = False
has_digit = False
has_special = False
special_chars = "!@#$%^&*"

for char in password:
    if char.isupper():
        has_upper = True
    elif char.islower():
        has_lower = True
    elif char.isdigit():
        has_digit = True
    elif char in special_chars:
        has_special = True

# 根据检查结果评分
checks = [has_upper, has_lower, has_digit, has_special]
score += sum(checks)

if not has_upper:
    feedback.append("❌ 缺少大写字母")
if not has_lower:
    feedback.append("❌ 缺少小写字母")
if not has_digit:
    feedback.append("❌ 缺少数字")
if not has_special:
    feedback.append("❌ 缺少特殊字符")

# 3. 输出结果
print(f"\n密码强度评分：{score}/5")
if feedback:
    print("改进建议：")
    for item in feedback:
        print(f"  {item}")
else:
    print("🎉 密码强度优秀！")

▶ 试一试

运行示例：

TEXT 📖 仅展示

请输入密码：Hello123
密码强度评分：3/5
改进建议：
  ❌ 缺少特殊字符

TEXT 📖 仅展示

请输入密码：P@ssw0rd!
密码强度评分：5/5
🎉 密码强度优秀！

这个示例综合运用了 for 循环遍历字符串、sum() 统计布尔值、以及循环中的条件判断。每个字符依次过检，体现了"遍历处理"的编程思维。

8. 常见应用场景

场景	推荐循环	说明
遍历列表/元组/集合	`for`	元素逐个处理
遍历字典的键值对	`for`	配合 `.items()`
重复 N 次操作	`for` + `range()`	次数明确
直到条件满足才停止	`while`	次数不确定
读取文件直到末尾	`for` / `while`	文件对象可迭代
用户输入验证	`while` + `break`	直到输入合法
无限循环（服务器、游戏主循环）	`while True`	靠 break 退出

❓ 常见问题

Q for 和 while 到底怎么选？

A 知道循环次数（遍历列表/range/字符串）用 for；知道什么时候停（等待输入/逼近值）用 while。两者往往可以互换，但选对的那一方代码更清晰。

Q for i in range(len(list)) 是 Python 风格吗？

A 不算。Python 推崇直接遍历元素 for item in list。只有确实需要下标时才用 range(len(...))，这种情况用 enumerate() 更优雅。

Q 嵌套循环太多层怎么办？

A 嵌套超过 3 层可读性会大幅下降。解决办法：把内层循环封装成函数、用 itertools 简化组合、或重新思考是否有更优的算法。

📖 小节

for 循环用于遍历序列（列表、字符串、range 等），每次取一个元素执行代码块
range(start, stop, step) 生成数字序列，不包含 stop 值，步长可正可负
while 循环用于条件驱动，每次循环前判断条件，注意避免死循环
break 立即结束整个循环，continue 跳过本次循环的剩余部分
for-else / while-else 是 Python 特有语法，else 在循环未被 break 中断时执行
嵌套循环中外层每执行一次，内层执行完整一轮，总次数为各层次数乘积

📝 作业

⭐ 第一题：偶数求和

使用 for 循环和 range()，计算 1 到 100 之间所有偶数的和。

提示：range(2, 101, 2) 一步到位。

⭐⭐ 第二题：斐波那契数列

斐波那契数列的定义：前两个数都是 1，从第三个数开始，每个数等于前两个数之和。即：1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, ...

请用 while 循环，输出斐波那契数列中不超过 1000 的所有项。

提示：用三个变量 a, b 表示当前两个数，每次计算 a + b 得到下一个数，然后向前滚动。

⭐⭐⭐ 第三题：简易计算器

编写一个程序，让用户反复输入两个数字和一个运算符（+、-、*、/），输出计算结果。输入 q 退出程序。

要求：

使用 while True 和 break
处理除零错误（除数不能为 0）
处理无效运算符（打印提示，不退出）
使用 continue 让程序在输入无效时重新询问，而不是崩溃

示例运行：

TEXT 📖 仅展示

输入第一个数字：10
输入运算符（+ - * /）：/
输入第二个数字：3
= 3.333...

输入第一个数字：8
输入运算符（+ - * /）：%
无效的运算符，请使用 + - * /

输入第一个数字：8
输入运算符（+ - * /）：/
输入第二个数字：0
错误：除数不能为 0

输入第一个数字：q
再见！

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Python: 循环结构

1. for 循环基础

▶ 示例：遍历列表和字符串（⭐）

2. range() 函数 —— 生成数字序列

▶ 示例：用 range 控制循环次数（⭐）

▶ 示例：结合 range 和 len 遍历列表下标（⭐⭐）

3. while 循环

▶ 示例：猜数字前的准备工作——倒计时（⭐）

▶ 示例：while 的典型用法——直到遇到特定值（⭐⭐）

4. break 和 continue —— 循环的"刹车"与"跳过"

(1) break —— 立即结束循环

(2) continue —— 跳过本次循环

▶ 示例：break 和 continue 对比（⭐）

▶ 示例：break 的实战——搜索即停止（⭐⭐）

▶ 示例：continue 的实战——只处理有效数据（⭐⭐）

5. for-else 和 while-else —— 循环的"正常结束奖励"

▶ 示例：检查数字是否为质数（⭐⭐）

6. 嵌套循环

▶ 示例：打印九九乘法表（⭐⭐）

▶ 示例：嵌套循环的 break 只作用于当前层（⭐⭐）

7. 综合示例

▶ 示例 1：猜数字游戏（⭐⭐）

▶ 示例 2：密码强度检测器（⭐⭐⭐）

8. 常见应用场景

❓ 常见问题

📖 小节

📝 作业

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1. `for` 循环基础

2. `range()` 函数 —— 生成数字序列

3. `while` 循环

4. `break` 和 `continue` —— 循环的"刹车"与"跳过"

(1) `break` —— 立即结束循环

(2) `continue` —— 跳过本次循环

5. `for-else` 和 `while-else` —— 循环的"正常结束奖励"