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Python基础教程:什么是for...in...和while循环语句

2020-04-29 20:11:04


上一篇Python基础教程,我们学习了两种新的数据类型:列表和字典

这一篇Python基础教程,我们要学习的主题是【循环】。循环的意思是:把一件事重复执行很多遍。

Python基础教程:什么是for...in...和while循环语句

每个人的生活和工作都充满了循环,很多时候,循环意味着重复和枯燥。比如你要手动输入200个员工的个人信息,比如她要一遍一遍地给不认真的人费劲口舌解释同样的事情,又比如他一成不变、如同一潭死水般的生活。

一成不变的生活终归需要你自己打破循环,但工作的事,就大可让计算机帮一帮我们了。与人类不同,计算机不怕苦也不怕累,无聊的事情可以重复千遍,只要能追寻到你想要的答案。

这恰恰就是编程解放人类的地方。比如你需要下载很多很多张图片,本来你是要手动操作的,而计算机通过【循环】,就可以依照某些规则,帮你一张一张地下载图片,你在一旁歇着就好。计算机干重复性工作比你拿手。

再比如作为运营,可能需要去解散很多的用户群,本来要一个个手动点击,而计算机通过【循环】,就可以依照某些规则,帮人一个一个解散。计算机干重复性的工作比你省力。

现在你再看“循环”这两个字,是不是跟开始不太一样了?

为什么计算机就特别擅长做重复性工作呢?注意,是"超擅长、速度超快",而不只是"能干活、不抱怨"。

究其原理,其实是因为代码中的【循环语句】,让计算机能够重复性地、自动地执行指令。

Python基础教程:什么是for...in...和while循环语句

要实现"重复、自动地执行代码",有两种循环语句可以供我们选择使用:一种是for...in...循环语句,另一种while循环语句。

话不多说,我们一起来看看第一种循环的方式:for...in...循环,它被简称为for循环。

for...in...循环语句

先来看一段最简单的for循环代码,了解它的格式:

Python基础教程:什么是for...in...和while循环语句

来,先运行以下示例代码:

for i in [1,2,3,4,5]:
   print(i)

终端上出现了列表里的所有数字,对吧?我们用大白话来打个比方,以便更好地理解这段代码的意义:

Python基础教程:什么是for...in...和while循环语句

for i in [1,2,3,4,5]:
   print(i)

#有一群数字在排队办业务,也就是列表[1,2,3,4,5]
#它们中的每一个被叫到号的时候(for i in),就轮流进去一个空房间办业务
#每一个数字进去房间之后,都对计算机说:“喂,我要办这个业务:帮忙把我自己打印出来”,也就是print(i)
#然后计算机忠实的为每一个数字提供了打印服务,将1,2,3,4,5都打印在了屏幕上

for循环的3个要点即是:1.空房间;2.一群等着办业务的人;3.业务流程

我们一个个来看:

for循环:空房间

空房间的学名叫【元素】(item),你可以把它当成一个变量。那么首先,我们需要给房间取一个名字,也就是"变量名"。

为什么我总是用i呢?因为英文是item,所以i是常用名。但其实你给这个房间取什么名字都行。

在for循环结束之后,我们还能使用这个房间,不过这时候房间里的人是谁呢?

for i in [1,2,3,4,5]:
    print(i)

print('事情全部办完了!现在留在空房间里的人是谁?')
print(i)

原来,业务结束之后,最后一个走进去的5留在了房间里,被打印了出来。

搞清楚了什么是"空房间",我们再看看下一个要点:

for循环:一群排队办业务的人

我们刚刚看到"一群排队办业务的人",都是以列表的形式出现:[1,2,3,4,5]。还有哪些数据类型也属于"一群排队办业务的人"呢?

我觉得你已经猜到了,就是字典。

我们用print(i)把"空房间"i打印了出来,发现i会逐个接待字典中的每一个[键]。

其实,字符串也属于"一群排队办理业务的人"。打个比方,'阿里巴巴'四个字就像一家四口,但走进空房间办理业务时,这家人是可以一个个进去的。

而整数、浮点数是不属于"一群排队办业务的人"的,如果把它们放在for循环里,代码会报错。

现在我们理解了:列表,字典,字符串都可以是"一群排队办业务的人"。

这个过程,在Python中的学名就叫做【遍历】。

其实,遍历这个词在古代汉语中就已经出现过了:

Python基础教程:什么是for...in...和while循环语句

只不过古人是遍历名山大川,一一寻访学问;而Python是遍历数据结构(列表、字典等),一一访问其中的数据。

除了列表,字典,字符串三种数据类型,我们还可以遍历其他的数据集合。比如和for循环常常一起搭配使用的:range()函数。

使用range(a,b)函数,你可以生成一个【取头不取尾】的整数序列。

你可能会想问,我没事儿取这些整数出来干嘛?嗯,这是个好问题。再来看一段代码,并运行:

重要的事情说三遍,哈哈哈。像这样,有了range()函数之后,当你想把一段代码固定重复n次时,就可以直接使用for i in range(n)解决问题。

来练习一下:如果你要重复打印"书桓走的第n天,想他",n为1到10,你会怎么写?(使用range(x)函数,就可以生成从0到x-1的整数序列)。

for i in range(1,11):

    print('书桓走的第'+str(i)+'天,想他')

你做对了吗?

range()函数还有一种用法,我们来直接体验一下:

for i in range(0,10,3):
    print(i)

你观察出规律了吗?这里range(0,10,3)的意思是:从0数到9(取头不取尾),数字与数字的间隔为3.

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我们最后来理解一下for循环的第三个要点:

for循环:办事流程

我们以下面的代码为例:

for i in range(1, 101):
    print(i*5)

这两行代码中,in表示从"一群排队办业务的人"(字符串、列表、字典等)中依次取值,这个刚才我们已经学过了。

在循环的过程中,"一群排队办业务的人"会被依次取出,然后走进房间i去办理业务。

但办事流程呢?在这里流程很简单,都是print(i*5)。然后在i=1的情况下,执行一遍流程;在i=2的情况下,再执行一遍流程...一直执行到i=5,也就把这群人的事情全部办完了:

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"办事流程"的学名是【for子句】。格式是【冒号】后另起一行,【缩进】写命令。

格式相对于编程来说是一件再怎么强调也不为过的"小事",所以在这里我们再强调一下for循环的格式:

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到这里,你已经掌握for循环的基本语法了。

while循环

先来看看while循环长啥样:

Python基础教程:什么是for...in...和while循环语句

还是1,2,3,4,5依次出现,对吧?我们也用大白话去解释这段代码。

和for循环语句不同,while语句没有"空房间",也不是"把一群排队办业务的人做完"。它是"在一定的条件下","按照流程办事"。

Python基础教程:什么是for...in...和while循环语句

a = 0                #先定义变量a,并赋值
while a < 5:         #设定一个放行条件:a要小于5,才能办事
    a = a + 1  # 满足条件时,就办事:将a+1
    print(a)   # 继续办事:将a+1的结果打印出来 

很明显,while循环有2个要点:1.放行条件;2.办事流程。咱们先看第一个。

while循环:放行条件

while在英文中表示"当",while后面跟的是一个条件。当条件被满足时,就会循环执行while内部的代码(while子句)。

所以while循环本质上就像是一个哨卡:只要事情符合条件,那就一遍又一遍的"按流程办事"。

就像在上面的例题中,只要a<5这个条件成立,就不停地办事(把a+1的结果打印出来),直到条件不成立,办事流程就停止。

同样,while语句也要注意代码规范:

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和for循环一样,冒号和内部代码的缩进都是必不可少的,╭(╯^╰)╮写不规范的话计算机又给你报错,然后你又卡在莫名其妙的地方很久噢......

下面,我们用一个好玩儿的案例来说明while的具体用法,不晓得同学们有没有看过金庸的武侠小说《神雕侠侣》?

小说里的主角小龙女(古墓派掌门人)自小在终南山上的古墓里生活。这个门派有个规定,除非有男人愿意为掌门人死,否则掌门人永远不能出墓门半步。

在Python中,这个故事的逻辑就被翻译成:当(while)没有男人愿意为小龙女去死的时候,小龙女要一直一直一直生活在古墓中,这就是一种循环。只有当条件(有男人愿意为小龙女去死)的时候,就可以打破循环,小龙女就能出古墓下山了。

这段代码我先写出来,你看看~

man = ''  # 注:''代表空字符串
while man != '有':  #注:!=代表不等于
    man = input('有没有愿意为小龙女死的男人?没有的话就不能出古墓。')
print('小龙女可以出古墓门下山啦~')

第1行代码:定义了变量man为空的字符串。使用变量前要先定义变量并为变量赋值,下面我们还会继续用到变量man。

第2行代码:while后面有一个条件,当这个条件被满足时,即man != '有'时,放行、办事。开始执行循环内部代码,即第3行代码,开始询问。

第3行代码:询问现在有男人愿意为小龙女死吗?输入完信息后,回到第2行代码,重新判断条件真假。直到条件被判断为假,即man == '有',while循环才结束。

第4行代码:while 循环结束后的代码,也是循环外部的代码。因为当有男人愿意为小龙女死的时候,while 后面的条件就为假,此时,程序会结束循环,去运行第五行代码。

幸运的是,小说的男主角杨过在因缘际会下,来到了活死人墓,和小龙女互生情愫。杨过对小龙女用情很深,愿意为她而死,所以满足了师门的规定,小龙女就可以出古墓下山了。

好啦,言归正传。我们再看看while循环的第二个要点:办事流程。

while循环:办事流程

while循环,在满足条件的时候,会一轮又一轮地循环执行代码。

我们先看一段代码:

a = 0

while a < 5:
    a = a + 1
print(a)

终端最后运行出什么结果呢?

没错!就是5!a从0开始,每次循环都加1,当a被加到5的时候,就不会满足循环的条件哨卡就不会通过,于是循环就会结束。最会打印a。

这道题跟一开始的例题非常相似,唯一的区别在于print(a)有没有缩进。

# 之前的例题
a = 0

while a < 5:
    a = a + 1
    print(a)

# 本题
a = 0

while a < 5:
    a = a + 1
print(a)

有缩进的时候,print(a)也是循环中的“办事流程”,会将数字逐一打印。没有缩进的时候,循环中的“办事流程”就只有做加法,print(a)也就只会打印循环结束时的最后一个数字。

所以,缩进后的【while子句】才是会被循环执行的“办事流程”,这一点,你应该差不多明白了吧~

for循环和while循环都可以帮我们完成重复性的劳动,那到底两个循环有什么区别,什么时候用for什么时候用while呢?让我们来对比一下。

两种循环对比

for循环和whlie循环最大的区别在于【循环的工作量是否确定】,for循环就像空房间依次办理业务,直到把【所有工作做完】才下班。但while循环就像哨卡放行,【满足条件就一直工作】,直到不满足条件就关闭哨卡。

所以说,当我们【工作量确定】的时候,我们就可以让for循环来完成重复性工作。反之,要【工作量不确定时】可以让while循环来工作:

# 适合用for...in...循环
for i in '神雕侠侣':
     print(i)

# 适合用while循环
password = ''
while password != '816':
     password = input('请尝试输入密码:')

要把字符串'神雕侠侣'拆成一个个字符打印出来,这件事【工作量确定】,适合用for循环。

而对于“输入密码,判断输入的密码是否正确”这件事,我们并不知道要判断几遍才能得到正确密码,所以【工作量不确定】,适合用while循环。

不过有一种情况for循环和while循环都可以解决问题,那就是【把一件事情做N遍】:

#用for循环把诗句打印3遍
for i in range(1,4) :
    print('明日复明日,明日何其多。')

#用while循环把诗句打印3遍
j = 1
while j<4 :
    print ('明日何其多,明日何其多。')
    j += 1

你会看到,两者都能做。不过for循环的代码相对更简洁一些。

让我们总结一下什么时候用for什么时候用while:

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