Python: 分支循环实战
学了这么多理论知识，是时候动手做几个像样的项目了。这节是纯实战课，我们将用前面学过的 if 条件判断、for 循环、while 循环、break、continue 等知识，一步步搭建四个完整的程序。
每个项目我们都会先分析思路，再写出代码，最后讨论可能的改进方向。
1. 实战 1：猜数字游戏（增强版）
第 08 课我们写了一个基础的猜数字游戏，现在来给它升级：加入难度选择、猜测次数限制、以及"再来一局"功能。
(1) 需求分析
TEXT
📖 仅展示
1. 玩家选择难度：简单（1-50，无限次）、普通（1-100，10次）、困难（1-200，7次）
2. 系统随机生成目标数字
3. 玩家每次猜测后，提示"大了"或"小了"，并显示剩余次数
4. 猜中或次数用尽后，询问"是否再来一局"
5. 输入 q 退出游戏
(2) 完整代码（⭐⭐⭐）
▶ 示例：猜数字游戏
TEXT
📖 仅展示
import random
print("=" * 30)
print("🎯 猜数字游戏（增强版）")
print("=" * 30)
while True: # 外层循环：控制"再来一局"
# 选择难度
print("\n请选择难度：")
print("1. 简单（1~50，无限次数）")
print("2. 普通（1~100，10次）")
print("3. 困难（1~200，7次）")
choice = input("请输入 1/2/3：")
if choice == "1":
max_num = 50
max_attempts = float("inf") # 无限次
elif choice == "2":
max_num = 100
max_attempts = 10
elif choice == "3":
max_num = 200
max_attempts = 7
else:
print("无效选择，默认普通难度")
max_num = 100
max_attempts = 10
# 生成目标数字
target = random.randint(1, max_num)
attempts = 0
print(f"\n已生成 1~{max_num} 之间的数字，开始猜吧！")
# 内层循环：游戏主逻辑
while True:
# 检查次数是否用尽
if attempts >= max_attempts:
print(f"\n😵 次数用尽！正确答案是 {target}")
break
# 获取玩家输入
guess_str = input(f"还剩 {max_attempts - attempts} 次，请输入：")
if guess_str.lower() == "q":
print("退出游戏。")
# 注意：这里 break 只跳出内层循环，需要特殊处理
max_attempts = -1 # 用标记通知外层循环
break
# 验证输入是否为有效数字
if not guess_str.isdigit():
print("请输入有效的数字！")
continue
guess = int(guess_str)
attempts += 1
# 判断大小
if guess < target:
print("小了，再大一点！")
elif guess > target:
print("大了，再小一点！")
else:
print(f"\n🎉 恭喜你猜对了！就是 {target}！")
print(f"你用了 {attempts} 次猜中。")
break
# 检查是否要退出整个程序
if max_attempts == -1: # 玩家输入了 q
break
# 询问是否再来一局
again = input("\n再来一局？(y/n)：")
if again.lower() != "y":
print("感谢游玩，再见！")
break
💡 设计亮点：外层循环控制"再来一局"，内层循环控制"猜数字过程"。通过
max_attempts = -1 这个标记值来解决"内层 break 后外层也要 break"的问题。你也可以用更优雅的方式——把游戏逻辑封装成函数，用 return 一次性退出。
2. 实战 2：九九乘法表（多种样式）
第 08 课我们打印了标准九九乘法表。一个优秀的程序员，应该能灵活控制循环结构，输出任意样式。
(1) 样式 1：标准下三角（⭐⭐）
▶ 示例：标准下三角乘法表
PYTHON
print("=== 标准下三角 ===")
for i in range(1, 10):
for j in range(1, i + 1):
print(f"{j}×{i}={i*j}", end="\t")
print()
输出：
TEXT
📖 仅展示
=== 标准下三角 ===
(2) 样式 2：完整矩形（⭐⭐）
▶ 示例：完整矩形乘法表
PYTHON
print("=== 完整矩形 ===")
for i in range(1, 10):
for j in range(1, 10):
print(f"{j}×{i}={i*j}", end="\t")
print()
输出：
TEXT
📖 仅展示
=== 完整矩形 ===
(3) 样式 3：上三角（⭐⭐⭐）
▶ 示例：上三角乘法表
PYTHON
print("=== 上三角 ===")
for i in range(1, 10):
# 先打印空白对齐
for k in range(1, i):
print(end="\t\t")
# 再打印乘法算式
for j in range(i, 10):
print(f"{i}×{j}={i*j}", end="\t")
print()
输出效果：
TEXT
📖 仅展示
=== 上三角 ===
1×1=1 1×2=2 1×3=3 … 1×9=9
2×2=4 2×3=6 … 2×9=18
3×3=9 … 3×9=27
…
9×9=81
💡 关键理解：上三角的难点在于"空白对齐"——每行前面需要留出
(i-1) × 2 个制表符的空位。这就用到了两个内层循环的技巧：第一个内层循环打空白，第二个内层循环打印算式。
3. 实战 3：简易计算器（增强版）
在第 08 课的作业中我们写了一个基础计算器，现在来做增强版：支持连续运算、保存历史记录。
(1) 需求分析
TEXT
📖 仅展示
1. 启动后显示当前结果为 0
2. 用户输入格式: 运算符 数字，例如 "+ 5"
3. 支持的运算符: + - * / ** // % clear exit
4. clear 重置结果为 0
5. exit 退出程序
6. 每次运算后显示当前结果和历史记录
(2) 完整代码（⭐⭐⭐）
▶ 示例：增强版计算器
TEXT
📖 仅展示
print("=" * 40)
print("🧮 增强版计算器")
print("输入格式：运算符 数字，例如：+ 5")
print("支持：+ - * / ** // %")
print("特殊指令：clear（重置） exit（退出）")
print("=" * 40)
result = 0.0
history = [] # 保存运算历史
while True:
# 显示当前结果
print(f"\n当前结果：{result}")
# 获取用户输入
cmd = input(">>> ").strip()
# 处理特殊指令
if cmd.lower() == "exit":
print("感谢使用！")
break
if cmd.lower() == "clear":
result = 0.0
history.clear()
print("已重置为 0")
continue
# 解析普通运算指令
parts = cmd.split()
if len(parts) != 2:
print("格式错误！请输入：运算符 数字")
continue
op, num_str = parts
# 验证数字有效性
if not num_str.replace(".", "").isdigit() or num_str.count(".") > 1:
print("无效的数字！")
continue
num = float(num_str)
# 执行运算
old_result = result
if op == "+":
result += num
elif op == "-":
result -= num
elif op == "*":
result *= num
elif op == "/":
if num == 0:
print("错误：除数不能为 0！")
continue
result /= num
elif op == "**":
result **= num
elif op == "//":
if num == 0:
print("错误：除数不能为 0！")
continue
result //= num
elif op == "%":
if num == 0:
print("错误：除数不能为 0！")
continue
result %= num
else:
print(f"无效运算符：{op}")
continue
# 记录历史
history.append(f"{old_result} {op} {num} = {result}")
# 显示结果
print(f"= {result}")
# 显示最近 3 条历史（如果有的话）
if len(history) >= 1:
print("--- 最近记录 ---")
for item in history[-3:]:
print(f" {item}")
运行示例：
TEXT
📖 仅展示
>>> + 10
= 10.0
--- 最近记录 ---
0.0 + 10.0 = 10.0
>>> * 3
= 30.0
--- 最近记录 ---
0.0 + 10.0 = 10.0
10.0 * 3.0 = 30.0
>>> / 0
错误：除数不能为 0！
>>> clear
已重置为 0
💡 编程思维：这个示例展示了"循环+条件判断"的经典配合——
while True 保持程序持续运行，用 if-elif-else 处理各种输入情况，用 continue 跳过无效输入，用 break 正常退出。
4. 实战 4：质数查找器
让用户输入一个范围，输出该范围内所有的质数，并统计个数。
(1) 需求分析
TEXT
📖 仅展示
1. 用户输入起始值和结束值
2. 程序输出该范围内所有的质数
3. 每行显示 10 个，整齐排列
4. 最后显示质数的总个数
(2) 完整代码（⭐⭐⭐）
▶ 示例：质数查找器
PYTHON
print("🔢 质数查找器")
print("输入一个范围，我将找出其中的所有质数。")
# 获取范围
start_str = "2" # 演示用固定值
end_str = "50" # 演示用固定值
# 验证输入
if not (start_str.isdigit() and end_str.isdigit()):
print("请输入有效的正整数！")
else:
start = int(start_str)
end = int(end_str)
if start < 2:
start = 2
print("起始值已调整为 2（质数从 2 开始）")
if start > end:
print("起始值不能大于结束值！")
else:
primes = [] # 存放找到的质数
# 遍历范围内的每个数
for num in range(start, end + 1):
# 判断 num 是否为质数
is_prime = True
for i in range(2, int(num ** 0.5) + 1):
if num % i == 0:
is_prime = False
break
if is_prime:
primes.append(num)
# 输出结果
print(f"\n在 {start} ~ {end} 之间，共找到 {len(primes)} 个质数：")
for i, prime in enumerate(primes, 1):
print(f"{prime:5d}", end="")
if i % 10 == 0: # 每 10 个换行
print()
print() # 最后换行
运行示例：
TEXT
📖 仅展示
起始值（≥2）：50
结束值：200
在 50 ~ 200 之间，共找到 34 个质数：
53 59 61 67 71 73 79 83 89 97
101 103 107 109 113 127 131 137 139 149
151 157 163 167 173 179 181 191 193 197
199
💡 优化技巧：判断质数时，不需要除到
num-1，只需要除到 √num 就可以了。因为如果 num 有一个大于 √num 的因子，那必然有一个小于 √num 的因子成对存在。这种优化在处理大范围（比如 10 万以上）时效果非常明显。
5. 实战 5：BMI 健康指数 + 密码强度检测
这个实战把算术运算、比较运算、逻辑运算、条件判断、字符串方法全部串起来，解决两个生活中常见的问题。
(1) 第一部分：BMI 健康指数（⭐⭐）
BMI（Body Mass Index，身体质量指数）是国际上常用的衡量人体胖瘦程度的指标。公式很简单：
BMI = 体重(kg) ÷ 身高(m)²
▶ 示例：BMI 健康指数
PYTHON
# BMI 健康指数计算器
# 输入数据
weight = 68
height = 1.75
# 计算 BMI
bmi = weight / (height ** 2)
print("=== BMI 健康指数 ===")
print(f"您的体重：{weight} kg")
print(f"您的身高：{height} m")
print(f"您的BMI：{bmi:.1f}")
# 用链式比较和 if-elif 判断等级
if bmi < 18.5:
print("判定：偏瘦")
elif 18.5 <= bmi < 24:
print("判定：正常 👍")
elif 24 <= bmi < 28:
print("判定：偏胖 ⚠️")
else:
print("判定：肥胖 🔴")
运行结果：
TEXT
📖 仅展示
=== BMI 健康指数 ===
您的体重：68 kg
您的身高：1.75 m
您的BMI：22.2
判定：正常 👍
💡 这里自动用了链式比较
18.5 <= bmi < 24，是不是比写成 bmi >= 18.5 and bmi < 24 清爽很多？
(2) 第二部分：密码强度检测（⭐⭐⭐）
写个程序来判断用户设置的密码安不安全。一个密码的强度取决于它的长度和包含的字符类型。
▶ 示例：密码强度检测
PYTHON
# 密码强度检测器
password = "Py3#thon"
# 统计密码的各种特征
length = len(password) # 长度
has_digit = any(c.isdigit() for c in password) # 是否包含数字
has_letter = any(c.isalpha() for c in password) # 是否包含字母
has_special = not password.isalnum() # 是否有特殊字符
print("=== 密码强度检测 ===")
print(f"密码：{password}")
print(f"长度：{length}")
print(f"包含数字：{has_digit}")
print(f"包含字母：{has_letter}")
print(f"包含特殊字符：{has_special}")
# 用逻辑运算符组合条件来判断强度
if length < 6:
strength = "弱"
elif length >= 10 and has_digit and has_letter and has_special:
strength = "强"
elif length >= 8 and has_digit and has_letter:
strength = "中"
else:
strength = "弱"
print(f"密码强度：{strength}")
运行结果：
TEXT
📖 仅展示
=== 密码强度检测 ===
密码：Py3#thon
长度：8
包含数字：True
包含字母：True
包含特殊字符：True
密码强度：中
💡 涉及的细节：
len() 获取字符串长度，isdigit() 判断是否为数字，isalpha() 判断是否为字母，isalnum() 判断是否只包含字母和数字（如果包含特殊字符就返回 False，用 not 取反就是 "包含特殊字符"）。这些方法在后面的字符串课会系统学习。
6. 🐛 分支循环常见错误
写代码难免出错，特别是刚学循环的时候。下面几个是最典型的"坑"，每个初学者都会踩到。
(1) 错误 1：死循环——忘了更新条件变量
PYTHON
# ❌ 错误写法
n = 1
while n <= 10:
print(n)
# 忘了 n += 1 —— 永远跑不完
# ✅ 正确写法
n = 1
while n <= 10:
print(n)
n += 1
(2) 错误 2：= 和 == 弄混
TEXT
📖 仅展示
# ❌ 错误写法
if score = 100: # 这是赋值，不是比较！
print("满分！")
# ✅ 正确写法
if score == 100:
print("满分！")
(3) 错误 3：循环内修改正在遍历的列表
PYTHON
# ❌ 错误写法 —— 遍历时删除元素会导致"跳过"
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
for num in numbers:
if num % 2 == 0:
numbers.remove(num)
print(numbers) # 可能不是你想的结果
# ✅ 正确写法 —— 创建新列表
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
odd_numbers = [num for num in numbers if num % 2 != 0]
print(odd_numbers)
(4) 错误 4：range() 的结束值理解错
PYTHON
# ❌ 以为 range(5) 会输出 1 2 3 4 5
for i in range(5):
print(i) # 实际输出: 0 1 2 3 4
# ✅ 正确写法
for i in range(1, 6):
print(i) # 输出: 1 2 3 4 5
7. 常见应用场景
| 场景 | 使用的循环/分支技巧 | 说明 |
|---|---|---|
| 数据处理（过滤、清洗） | for + continue |
跳过无效数据 |
| 用户交互菜单 | while True + break |
反复显示菜单直到选择退出 |
| 分页加载 | while + 条件判断 |
直到没有更多数据 |
| 搜索/查找 | for + break + else |
找到即停，找不到则执行 else |
| 批量文件处理 | for + 嵌套逻辑 |
遍历目录中的每个文件 |
| 游戏主循环 | while True + 事件处理 |
持续渲染和响应输入 |
❓ 常见问题
Q 写循环时总是死循环怎么办？
A 检查三点：① 循环条件会不会在某时刻变
False？② 循环体有没有修改条件相关变量？③ while True 有没有对应的 break？在代码里加 print() 输出关键变量值，是调试死循环最有效的方法。Q
range() 和列表直接遍历，哪个效率高？A
range() 返回惰性序列，不一次性生成所有数字，range(1000000) 几乎不占内存；list(range(1000000)) 会占用大量内存。循环次数大时直接用 range() 更省内存。Q 实战项目中的代码比之前的示例长很多，怎么读？
A 三步走：先看整体结构（几个循环/条件）；再理解主体流程（变量怎么变化）；最后关注边界情况（输入验证、除零等）。好的代码应该是自文档化的——变量名有意义、关键处有注释。
📖 小节
- 猜数字增强版：外层循环控制"再来一局"，内层控制"猜数字"，用
while True+break管理多层循环的退出 - 九九乘法表多样式：通过控制内层循环的
range()范围，可以输出下三角、上三角、矩形等不同样式 - 计算器增强版：
continue跳过无效输入，列表保存历史记录，split()解析用户输入 - 质数查找器：优化判断到
√num可大幅提升效率，enumerate(primes, 1)实现带序号输出 - 调试技巧：死循环检查三要素、
=与==区分、不要在遍历时修改列表
📝 作业
⭐ 第一题：水仙花数
"水仙花数"是指一个三位数，其各位数字的立方和等于该数本身。例如：153 = 1³ + 5³ + 3³。
请用 for 循环找出所有的水仙花数（共 4 个）。
提示：用 range(100, 1000) 遍历所有三位数，用 // 和 % 分解百位、十位、个位。
⭐⭐ 第二题：打印菱形
接收用户输入一个奇数 n，在控制台输出一个由 * 组成的菱形。
示例（n=5）：
TEXT
📖 仅展示
*
***
*****
***
*
提示：菱形由上下两部分组成。上半部分 i 从 1 到 n//2 + 1，空格数递减，星号数递增。
⭐⭐⭐ 第三题：学生成绩管理系统
编写一个程序，实现以下功能：
TEXT
📖 仅展示
1. 输入学生成绩（输入 q 结束输入）
2. 计算总分、平均分、最高分、最低分
3. 统计各分数段人数：90-100（优秀）、80-89（良好）、70-79（中等）、60-69（及格）、<60（不及格）
4. 输出成绩排名（从高到低）
要求：
- 使用
while True循环收集成绩 - 使用列表存储成绩
- 用
for循环统计分数段 - 用
sorted(..., reverse=True)排序
参考输出：
TEXT
📖 仅展示
请输入学生成绩（输入 q 结束）：
第 1 位学生成绩：85
第 2 位学生成绩：92
第 3 位学生成绩：67
第 4 位学生成绩：78
第 5 位学生成绩：55
第 6 位学生成绩：q
===== 成绩统计 =====
总人数：5
总分：377.0
平均分：75.4
最高分：92.0
最低分：55.0
===== 分数段分布 =====
优秀（90-100）：1 人
良好（80-89）：1 人
中等（70-79）：1 人
及格（60-69）：1 人
不及格（<60）：1 人
===== 成绩排名 =====
92 85 78 67 55
这个项目综合运用了循环、列表、排序、统计等知识，完成它你就真正掌握了 Python 的基础控制流。
