基础知识 | Python 循环语句详解

文章首发于个人公众号：可乐python说

前言

Hi，大家好，我是可乐，无论是在生活、工作、还是学习中，我们都不免会重复去完成一些事情，在程序中我们称之为 循环 ，今天给大家详细介绍 Python 中的循环语句。

循环语句简介

循环语句 (Loop statement) 又称重复结构，用于反复执行某一操作，面对大数量级的重复运算，即使借助计算机，也会比较耗时。

循环语句一般都与 条件控制语句 搭配使用，根据循环判断条件的返回值，决定是否执行循环体，条件控制语句的相关内容请阅读文章。

循环有两种模式，一种是条件满足时执行循环体，称为 当型循环 ；一种是在条件不满足时执行循环体，称为 直到型循环 。

Python 中的循环语句包括 while 循环 与 for 循环 ，前者凭借循环判断条件指定循环范围，后者采用遍历的形式指定循环范围。

为了更加灵活的控制循环语句，Python 中还提供了 break 、continue 以及 pass 等语句，下面我们通过案例逐一演示。

while 循环语句

while 循环语句，与条件控制语句搭配使用，当满足一定条件时，重复执行对应的循环体代码逻辑，否则跳出循环。

1、语法格式：

# 注意句末的冒号
while 循环判断条件：
    # 注意循环体缩进
    循环体

2、执行流程图：

3、案例（重复打印 5 次）：

>>> init_num = 0
    while init_num < 5:
        print("Hi，我是可乐")
        init_num += 1

Hi，我是可乐
Hi，我是可乐
Hi，我是可乐
Hi，我是可乐
Hi，我是可乐

while - else 循环语句

与 while 循环语句类似，区别在于，while - else 循环语句在条件不满足退出循环时，会先执行 else 后面带缩进的代码逻辑。

1、语法格式：

while 循环判断条件：
    循环体
else:
    代码逻辑

2、执行流程图：

3、案例：

>>> init_num = 0
    while init_num < 5:
        print("{} 小于 5".format(init_num))
        init_num += 1
    else:
        # 推出循环时执行的代码逻辑
        print("可乐python说")

0 小于 5
1 小于 5
2 小于 5
3 小于 5
4 小于 5
可乐python说

for 循环语句

Python 中的 for 循环是迭代循环，可以遍历任何的序列对象或可迭代对象，如 str、list、tuple 、 dict 等。

遍历时，for 循环语句将遍历对象中的所有成员，遍历顺序与成员在对象中的顺序一致，它会对每个成员执行一次循环体，循环的次数在程序开始运行时就已经指定。

for 循环语句由 for 与 in 搭配组成，它依次迭代出对象中的每个元素，并将元素的值传递给临时变量，然后执行一次循环体。

1、语法格式：

# 注意句末的冒号
for 变量 in 可迭代对象(序列):
    # 注意循环体缩进
    循环体

2、执行流程图：

3、案例：

>>> for i in "Python":
        print(i)

P
y
t
h
o
n

for - else 循环语句

与 for 循环语句一样，增加 else 语句，在完成指定遍历次数后，会优先执行 else 后带缩进的代码逻辑。

1、语法格式：

for 变量 in 可迭代对象(序列):
    循环体
else:
    代码逻辑

2、执行流程图：

3、案例：

>>> for i in ["kele", "xuebi"]:
        print(i)
    else:
        print("循环结束")

kele
xuebi
循环结束

for 循环中的 range 函数

我们在遍历数字序列时，会经常使用到 Python 中内置的 range 函数，它获取的数字序列遵循 左开右闭 原则，下面请看案例。

1、语法格式

for i in range(satrt, stop, step):
    业务逻辑

# satrt ：开始位置
# stop ：结束位置
# step ：步长

2、不指定开始位置与步长，默认从 0 开始，步长默认为 1

>>> for i in range(5):
        print(i)

0
1
2
3
4

3、指定开始位置与结束位置，并指定从 1 开始取值

>>> for i in range(1, 5):
        print(i)

1
2
3
4

4、指定开始、结束位置，以及步长，取 10 以内的偶数

>>> for i in range(0, 10, 2):
        print(i)
     
0
2
4
6
8

循环语句嵌套使用

工作中，我们有时也会将循环语句嵌套使用，下面我们演示 while 循环与 for 循环语句的嵌套使用。

while 循环语句嵌套

1、语法格式

while 判断条件一:
    循环体一
    while 判断条件二:
        循环体二

2、案例 - 打印九九乘法表

>>> i = 1
    while i <= 9:
        j = 1
        while j <= i:
            print("%d*%d=%d\t" % (j, i, j*i), end=" ")
            j += 1
        print("")
        i += 1

效果如下：

for 循环语句嵌套

1、语法格式

for 变量 in 可迭代对象(序列):
    循环体一
    for 变量 in 可迭代对象(序列):
        循环体二

2、案例 - 打印三角形

>>> for i in range(1, 8, 2):
        # 不需要显示星号的位置使用空格填充
        print(int((7 - i) / 2) * " ", end="")
        for j in range(i):
            # 分别在每一行打印对应数量的星号
            print("*", end="")
        print()
   
   *
  ***
 *****
*******

循环语句中的 break 语句

break 语句 会终止包含它的循环语句，如果 break 语句在嵌套循环中使用，则它将终止最里面的循环语句。

1、执行流程图

image

2、案例

>>> for i in range(5):
        if i == 2:
            break
        print(i)
    print("结束遍历")
# 当遍历元素等于 2 时直接退出整个循环
0
1
结束遍历

循环语句中的 continue 语句

continue 语句 仅用于跳过本次循环，循环并不会终止，会继续执行下一次循环。

1、执行流程图

image

2、案例

>>> for i in range(5):
        if i == 2:
            continue
        print(i)
    print("结束遍历")
# 当遍历元素等于 2 时仅退出本次循环
0
1
3
4
结束循环

循环语句中的 pass 语句

pass 语句 是 Python 中的空语句，程序执行到此语句直接跳过，不会做任何的操作，仅作占位语句，但它在保持程序结构的完整性方面，有一定价值。

1、语法格式

pass 之前的业务逻辑
pass
pass 之后的业务逻辑

2、案例

>>> for i in range(10):
        if i % 2 == 0:
            # 不做任何操作
            pass
        else:
            print("{} 不能被 2 整除".format(i))
   
1 不能被 2 整除
3 不能被 2 整除
5 不能被 2 整除
7 不能被 2 整除
9 不能被 2 整除

扩展 - 无限循环

无限循环，也称死循环，是永远都不会结束的循环，我们需要通过设置条件表达式的值永远为 True 来实现无限循环。

1、语法格式

while 永远为 True 的判断条件：
    循环体

2、案例

>>> author = "kele"
    # 条件永远为 True
    while author == "kele":
        print("欢迎关注 可乐python说")

欢迎关注 可乐python说
欢迎关注 可乐python说
欢迎关注 可乐python说
欢迎关注 可乐python说
欢迎关注 可乐python说
欢迎关注 可乐python说
欢迎关注 可乐python说
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...
# 循环永远都不会结束
# 可使用 Ctrl + C 结束程序

扩展 - 列表推导式

列表推导式（List Comprehension），是 Python 中的一个很棒的 语法糖，也称为列表解析式，它提供了一种简明扼要的方法来创建一个新列表。

前面我们提到的 for 循环嵌套使用，业务代码显得有点冗余，也相对耗性能，下面我们将使用列表推导式来代替它。

1、语法格式

out_list = [表达式 for 变量 in 列表 条件判断语句等]

2、案例 - 生成由 0 ~ 10 所有整数的平方组成的新列表

>>> out_list = [i**2 for i in range(10)]
>>> out_list
[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

3、案例 - 生成由 0 ~ 10 所有偶数的平方组成的新列表

>>> out_list = [i**2 for i in range(10) if i % 2 ==0]
>>> out_list
[0, 4, 16, 36, 64]

4、与传统嵌套使用消耗时间对比

# 传统 for 循环嵌套
# 完成 0-1000 每个数两两相乘
>>> # 导入 time 模块用于计时
    import time
    start_time = time.time()
    out_list = []
    for i in range(1000):
        for j in range(1000):
            out_list.append(i*j)
    print(len(out_list))
    end_time = time.time()
    print(end_time-start_time)
# 新列表共一百万个元素
# 耗时约 0.179 秒
1000000
0.17854714393615723

# 传统列表推导式
# 完成 0-1000 每个数两两相乘
>>> import time
    start_time = time.time()
    out_list = [i*j for i in range(1000) for j in range(1000)]
    print(len(out_list))
    end_time = time.time()
    print(end_time-start_time)
# 新列表共一百万个元素
# 耗时约 0.088 秒，效率提升不少
1000000
0.08780097961425781

扩展 - 计算 1 至 100 整数累加和

相信大家对这个案例已经非常熟悉，今天我们使用 Python 中的 for 循环完成这个计算。

>>> num_sum = 0
    # 遍历得到 0 至 100 的所有整数
    for i in range(101):
        # 循环累加求和
        num_sum += i
        
>>> num_sum
5050

总结

工作中在处理业务逻辑时，经常会使用到循环语句，其中 for 循环的使用频率高于 while 循环。

使用 while 循环时，一定要注意循环退出的条件，初学者很容易将循环写成无限循环。

设计循环逻辑时，可灵活结合 break、continue、以及pass 语句，其中 break会直接退出整个循环，而continue仅会退出本次循环，直接进入下次循环，使用时注意区分。

列表推导式的效率远高于 for 循环语句嵌套，它在使用时也十分方便，大家可深入研究，一行代码可带来意想不到的惊喜。

推导式不仅仅适用于列表，还可用于字典、集合等一系列可迭代的数据结构。

文中难免会出现一些描述不当之处（尽管我已反复检查多次），欢迎在留言区指正，也可分享循环语句相关的技巧、以及有趣的小案例。

原创文章已全部更新至 Github ：https://github.com/kelepython/kelepython

本文永久博客地址：https://kelepython.readthedocs.io/zh/latest/c01/c01_10.html