3.4 循环语句

Python常用的循环包括for循环和while循环。本节将针对for循环与while循环的使用进行讲解。

3.4.1 for循环

1.for循环语法

for循环可以对可迭代对象进行遍历。for语句的格式如下：

每执行一次循环，临时变量都会被赋值为可迭代对象的当前元素，提供给执行语句使用。例如，使用for语句遍历字符串的每个字符：

程序运行结果：

2.for循环与range()函数

Python的函数range()能让你轻松地生成一系列的数字。for循环常与range()函数搭配使用，以控制for循环中代码段的执行次数。例如，可以像下面这样使用函数range()来打印一系列的数字：

上述代码好像应该打印数字1～5，但实际上它不会打印数字5：

在代码中，range()只是打印数字1～4，这是你在编程语言中经常看到的差一行为的结果。函数range()让Python从你指定的第1个值开始数，并在到达你指定的第2个值后停止，因此输出不包含第2个值（这里为5）。要打印数字1～5，需要使用range（1，6）：

这样，输出将从1开始，到5结束：

使用range()时，如果输出不符合预期，请尝试将指定的值加1或减1。

使用for循环实现1～100数据累加，如示例10所示。

【示例10】 使用for循环实现1～100数据累加

运行代码，控制台输出结果如下：

3.4.2 技能训练1

上机练习7逢7拍手游戏

需求说明

逢7拍手游戏的规则是：从1开始顺序数数，数到有7或者包含7的倍数的时候拍手。编写程序，模拟实现逢7拍手游戏，输出100以内需要拍手的数字。

上机练习8数据加密

需求说明

数据加密是保存数据的一种方法，它通过加密算法和密钥将数据从明文转换为密文。

假设当前开发的程序中需要对用户的密码进行加密处理，而已知用户的密码均为6位数字，其加密规则如下：

➢ 获取每个数字的ASCII值；

➢ 将所有数字的ASCII值进行累加求和；

➢ 将每个数字对应的ASCII值按照从前往后的顺序进行拼接，并将拼接后的结果进行反转；

➢ 将反转的结果与前面累加的结果相加，所得的结果即为加密后的密码。

编写程序，按照上述加密规则对用户输入的密码进行加密，并输出加密后的密文。

3.4.3 while循环

while循环是一个条件循环语句，当条件满足时重复执行代码块，直到条件不满足为止。

1.while循环语法

while循环的格式如下：

在以上格式中，首先判断条件表达式的结果是否为True，如果条件表达式的结果为True，则执行while循环中的代码块；然后再次判断条件表达式的结果是否为True，如果条件表达式的结果为True，则再次执行while循环中的代码块。每次执行完代码块都需要重新判断条件表达式的结果，直到条件表达式的结果为False时结束循环，不再执行while循环中的代码块。while循环的流程如图3-6所示。

2.使用while循环

我们可以使用while语句实现循环功能，例如，下面的while循环从1数到5。

【示例11】 while循环语句

在第1行，我们将current_number设置为1，从而指定从1开始数起。接下来的while循环被设置成这样：只要current_number小于或等于5，就接着运行这个循环。循环中的代码打印current_number的值，再使用代码current_number+=1（代码current_number=current_number+1的简写）将其值加1。

只要满足条件current_number<=5，Python就接着运行这个循环。由于1小于5，因此Python打印1，并将current_number加1，使其为2；由于2小于5，因此Python打印2，并将current_number加1，使其为3，以此类推。一旦current_number大于5，循环将停止，整个程序也将到此结束：

你每天使用的程序很可能就包含while循环。例如，游戏使用while循环，确保在玩家想玩时不断运行，并在玩家想退出时停止运行。如果程序在用户没有让它停止时停止运行，或者在用户要退出时还继续运行，那就太没有意思了；有鉴于此，while循环很有用。

使用while循环计算10！（10的阶乘），示例代码如下。

【示例12】 计算10！

程序运行结果：

以上代码首先定义了两个变量i和result，其中变量i表示乘数，初始值为1；变量result表示计算结果，初始值也为1，接着开始执行while语句，判断是否满足表达式“i<=10”，由于表达式的执行结果为True，循环体内的语句result*=i和i+=1被执行，result值为1，i值变成2；再次判断条件表达式，结果仍然为True，执行循环体中的代码后result值变为2，i值变为3，然后继续判断条件表达式，以此类推。直到i=11时，条件表达式i<=10的判断结果为False，循环结束，最后输出result的值。使用while循环实现1～100的数字累加，示例代码如下。

【示例13】 使用while循环实现1～100的数字累加

运行代码，控制台输出结果如下：

3.让用户选择何时退出

可使用while循环让程序在用户愿意时不断地运行，如下面的程序parrot.py所示。我们在其中定义了一个退出值，只要用户输入的不是这个值，程序就接着运行。

【示例14】 让用户选择何时退出1

在❶处，我们定义了一条提示消息，告诉用户他有两个选择：要么输入一条消息，要么输入退出值（这里为quit）。接下来，我们创建了一个变量——message（见❷），用于存储用户输入的值。我们将变量message的初始值设置为空字符串""，让Python首次执行while代码行时有可供检查的东西。Python首次执行while语句时，需要将message的值与quit进行比较，但此时用户还没有输入。如果没有可供比较的东西，Python将无法继续运行程序。为解决这个问题，我们必须给变量message指定一个初始值。虽然这个初始值只是一个空字符串，但符合要求，让Python能够执行while循环所需的比较。只要message的值不是quit，这个循环（见❸）就会不断运行下去。

首次遇到这个循环时，message是一个空字符串，因此Python进入这个循环。执行到代码行message=input（prompt）时，Python显示提示消息，并等待用户输入。不管用户输入什么，都将存储到变量message中并打印出来；接下来，Python重新检查while语句中的条件。只要用户输入的不是单词quit，Python就会再次显示提示消息并等待用户输入。等到用户终于输入quit后，Python停止执行while循环，而整个程序也到此结束：

这个程序很好，唯一美中不足的是，它将单词quit也作为一条消息打印了出来。为解决这种问题，只需使用一个简单的if测试即可。

【示例15】 让用户选择何时退出2

现在，程序在显示消息前将做简单的检查，仅在消息不是退出值时才打印它：

4.使用标志

在前一个示例中，我们让程序在满足指定条件时就执行特定的任务。但在更复杂的程序中，很多不同的事件都会导致程序停止运行；在这种情况下，该怎么办呢？

例如，在游戏中，多种事件都可能导致游戏结束，如玩家一艘飞船都没有了或要保护的城市都被摧毁了。导致程序结束的事件有很多时，如果在一条while语句中检查所有这些条件，将既复杂又困难。

在要求很多条件都满足才继续运行的程序中，可定义一个变量，用于判断整个程序是否处于活动状态。这个变量被称为标志，充当了程序的交通信号灯。你可让程序在标志为True时继续运行，并在任何事件导致标志的值为False时让程序停止运行。这样，在while语句中就只需检查一个条件——标志的当前值是否为True，并将所有测试（是否发生了应将标志设置为False的事件）都放在其他地方，从而让程序变得更为整洁。

下面在前一节的程序parrot.py中添加一个标志。我们把这个标志命名为active（可给它指定任何名称），它将用于判断程序是否应继续运行。

【示例16】 使用标志

我们将变量active设置成了True（见❶），让程序最初处于活动状态。这样做简化了while语句，因为不需要在其中做任何比较——相关的逻辑由程序的其他部分处理。只要变量active为True，循环就将继续运行（见❷）。

在while循环中，我们在用户输入后使用一条if语句来检查变量message的值。如果用户输入的是quit（见❸），我们就将变量active设置为False，这将导致while循环不再继续执行。如果用户输入的不是quit（见❹），我们就将输入作为一条消息打印出来。

这个程序的输出与前一个示例相同。在前一个示例中，我们将条件测试直接放在了while语句中，而在这个程序中，我们使用了一个标志来指出程序是否处于活动状态，这样如果要添加测试（如elif语句）以检查是否发生了其他导致active变为False的事件，将很容易。在复杂的程序中，如很多事件都会导致程序停止运行的游戏中，标志很有用：在其中的任何一个事件导致活动标志变成False时，主游戏循环将退出，此时可显示一条游戏结束消息，并让用户选择是否要重新玩。

5.避免无限循环

每个while循环都必须有停止运行的途径，这样才不会没完没了地执行下去。例如，下面的循环从1数到5。

【示例17】 避免无限循环

但如果你像下面这样不小心遗漏了代码行x+=1，那么这个循环将没完没了地运行下去：

在这里，x的初始值为1，但根本不会变，因此条件测试语句x <=5始终为True，导致while循环没完没了地打印1，如下所示：

程序员常常会因不小心而编写出无限循环的程序，在循环的退出条件比较微妙时尤其如此。如果程序陷入无限循环，可按Ctrl+C组合键终止，也可关闭显示程序输出的终端窗口。

要避免编写无限循环，务必对每个while循环进行测试，确保它按预期那样结束。如果你希望程序在用户输入特定值时结束，可运行程序并输入这样的值；如果在这种情况下程序没有结束，请检查程序处理这个值的方式，确认程序至少有一个这样的地方能让循环条件为False或让break语句得以执行。

注意有些编辑器（如Sublime Text）内嵌了输出窗口，这可能导致难以结束无限循环，因此不得不关闭编辑器来结束无限循环。

3.4.4 技能训练2

上机练习9水果沙拉配料

需求说明

编写一个循环，提示用户输入一系列的水果沙拉配料，并在用户输入quit时结束循环。每当用户输入一种配料后，都打印一条消息，说我们会在水果沙拉中添加这种配料。

上机练习10公园门票

需求说明

有家公园根据游客的年龄收取不同的票价：不到3岁的游客免费；3～12岁的游客为10元；超过12岁的游客为15元。请编写一个循环，在其中询问用户的年龄，指出其票价，并在输入quit时结束循环。

上机练习11三个出口

需求说明

以另一种方式完成上机练习4或练习5，在程序中采取如下所有做法。

➢ 在while循环中使用条件测试来结束循环。

➢ 使用变量active来控制循环结束的时机。

➢ 使用break语句在用户输入quit时退出循环。

上机练习12登录系统账号检测

需求说明

登录系统一般具有账号、密码检测功能，即检测用户输入的账号、密码是否正确。若用户输入的账号或密码不正确，则提示“用户名或密码错误”和“您还有*次机会”；若用户输入的账号和密码正确，则提示“登录成功”；若输入的账号、密码错误次数超过3次，则提示“输入错误次数过多，请稍后再试”。

编写程序，模拟登录系统账号、密码检测功能，并限制账号或密码输错的次数至多3次。