循环

Mr.Hope ... 2020-05-24 Python 大约 3 分钟

要计算 1+2+31+2+3 ,我们可以直接写表达式:

>>> 1 + 2 + 3
6
1
2

要计算 1+2+3+...+101+2+3+...+10 ,勉强也能写出来。

但是,要计算 1+2+3+...+100001+2+3+...+10000 ,直接写表达式就不可能了。

为了让计算机能计算成千上万次的重复运算,我们就需要循环语句。

Python 的循环有两种,一种是 for...in 循环,依次把 list 或 tuple 中的每个元素迭代出来,看例子:

names = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
for name in names:
    print(name)
1
2
3

执行这段代码,会依次打印names的每一个元素:

Michael
Bob
Tracy
1
2
3

所以 for x in ... 循环就是把每个元素代入变量 x,然后执行缩进块的语句。

再比如我们想计算 1-10 的整数之和,可以用一个 sum 变量做累加:

sum = 0
for x in [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]:
    sum = sum + x
print(sum)
1
2
3
4

如果要计算 1-100 的整数之和,从 1 写到 100 有点困难,幸好 Python 提供一个 range() 函数,可以生成一个整数序列,再通过 list() 函数可以转换为 list。比如 range(5) 生成的序列是从 0 开始小于 5 的整数:

>>> list(range(5))
[0, 1, 2, 3, 4]
1
2

range(101) 就可以生成 0-100 的整数序列,计算如下:

# -*- coding: utf-8 -*-
sum = 0
for x in range(101):
    sum = sum + x
print(sum)
1
2
3
4
5

请自行运行上述代码,看看结果是不是当年高斯同学心算出的 5050。

第二种循环是 while 循环,只要条件满足,就不断循环,条件不满足时退出循环。比如我们要计算 100 以内所有奇数之和,可以用 while 循环实现:

sum = 0
n = 99
while n > 0:
    sum = sum + n
    n = n - 2
print(sum)
1
2
3
4
5
6

在循环内部变量 n 不断自减,直到变为 -1 时,不再满足 while 条件,循环退出。

# break

在循环中,break 语句可以提前退出循环。例如,本来要循环打印 1 ~ 100 的数字:

n = 1
while n <= 100:
    print(n)
    n = n + 1
print('END')
1
2
3
4
5

上面的代码可以打印出 1~100。

如果要提前结束循环,可以用 break 语句:

n = 1
while n <= 100:
    if n > 10: # 当n = 11时,条件满足,执行break语句
        break # break语句会结束当前循环
    print(n)
    n = n + 1
print('END')
1
2
3
4
5
6
7

执行上面的代码可以看到,打印出 1~10 后,紧接着打印 END,程序结束。

可见 break 的作用是提前结束循环。

# continue

在循环过程中,也可以通过 continue 语句,跳过当前的这次循环,直接开始下一次循环。

n = 0
while n < 10:
    n = n + 1
    print(n)
1
2
3
4

上面的程序可以打印出 1 ~ 10。但是,如果我们想只打印奇数,可以用 continue 语句跳过某些循环:

n = 0
while n < 10:
    n = n + 1
    if n % 2 == 0: # 如果n是偶数,执行continue语句
        continue # continue语句会直接继续下一轮循环,后续的print()语句不会执行
    print(n)
1
2
3
4
5
6

执行上面的代码可以看到,打印的不再是 1 ~ 10,而是 1,3,5,7,9。

可见 continue 的作用是提前结束本轮循环,并直接开始下一轮循环。

# 小结

循环是让计算机做重复任务的有效的方法。

break 语句可以在循环过程中直接退出循环,而 continue 语句可以提前结束本轮循环,并直接开始下一轮循环。这两个语句通常都必须配合 if 语句使用。

要特别注意,不要滥用 breakcontinue 语句。breakcontinue 会造成代码执行逻辑分叉过多,容易出错。大多数循环并不需要用到 breakcontinue 语句,上面的两个例子,都可以通过改写循环条件或者修改循环逻辑,去掉 breakcontinue 语句。

有些时候,如果代码写得有问题,会让程序陷入“死循环”,也就是永远循环下去。这时可以用 Ctrl + C 退出程序,或者强制结束 Python 进程。