循环结构（while and for）

写在前面

循环结构是一种允许程序反复执行某些代码块的控制结构。常见的循环结构包括：

while 循环：当条件为 True 时，重复执行代码块。
for 循环：遍历一个序列中的每个元素时，执行代码块。

while 循环

语法格式

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while <条件>:
    语句块

while 是循环关键字，后面跟一个条件表达式。
<条件>是一个布尔表达式，当其结果为 True 时执行循环体中的代码块。
语句块是在条件成立时执行的代码。需要注意的是，语句块中的代码必须缩进（通常为 4 个空格）。

流程

首先判断 <条件> 是否为 True。
如果条件为 True，执行 语句块。
然后再次判断 <条件>，如此循环，直到条件为 False。
当条件为 False 时，退出循环，执行循环后的代码。

简单示例

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i = 1
while i <= 5:
    print(f"第 {i} 次循环")
    i += 1

初始化变量 i = 1。
当 i <= 5 为 True 时，执行打印语句并递增 i。
当 i 增加到 6 时，条件 i <= 5 为 False，循环终止。

while循环的应用场景

条件驱动循环

根据特定条件执行操作，如用户输入数据直到符合要求。
示例：提示用户输入一个大于 10 的数字，如果不符合则继续提示。

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number = int(input("请输入一个大于10的数字: "))
while number <= 10:
    number = int(input("数字太小，请重新输入: "))
print("输入正确！")

处理用户输入

使用 while 循环控制菜单选项的展示，直到用户选择退出。
示例：简单的文本菜单系统

示例

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while True:
    print("1. 查看余额")
    print("2. 存款")
    print("3. 取款")
    print("4. 退出")
    choice = input("请选择操作: ")
    if choice == '4':
        break
    # 其他操作逻辑

for循环

语法格式

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for <变量> in <可迭代对象>:
    语句块

for 是循环关键字。
<变量> 是每次循环时从 <可迭代对象> 中获取的元素。
in 关键字表示循环的范围或对象。
<可迭代对象> 可以是列表、元组、字符串或其他可迭代对象。
语句块是对每个元素执行的代码，通常缩进（4个空格）。

简单示例

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fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

fruits 是一个列表，包含三个字符串元素。
每次迭代时，将列表中的一个元素赋值给 fruit 变量。
打印当前元素。

range() 函数与 for 循环

range() 函数说明

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range(stop)               # 生成从 0 到 stop-1 的整数序列
range(start, stop)        # 生成从 start 到 stop-1 的整数序列
range(start, stop, step)  # 生成从 start 到 stop-1，间隔为 step 的整数序列

示例：使用循环打印乘法口诀表

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for i in range(1, n+1):
    for j in range(i, 2*i+1):
        print(f"{i*j}")

外层循环遍历 i 从 1 到 n。
内层循环遍历 j 从 i 到 2*i + 1，打印乘积。

嵌套 for 循环

定义 for 循环可以嵌套使用。示例

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for i in range(3):
    for j in range(2):
        print(f"i={i}, j={j}")

外层循环遍历 i 从 0 到 2。
内层循环遍历 j 从 0 到 1，打印每个组合。

for 循环的常见使用场景

遍历字符串：

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s = "hello"
for c in s:
    print(c)

遍历列表（集合、元组）：

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my_list = [10, 20, 30]
sum_ = 0
for num in my_list:
    sum_ += num
print(sum_)

遍历字典：

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students = {
    "Name": "Alice",
    "Age": 18,
    "Score": 85
}
for key, value in students.items():
    print(f"{key}: {value}")

与 range 组合使用：

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for i in range(5):
    print(i)
    for j in range(i+1):
        print(f"i={i}, j={j}")

循环的控制语句

break 语句

break 用于立即退出循环，无论循环条件是否为 True。示例

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i = 1
while i <= 10:
    if i == 5:
        break  # 当 `i` 等于 5 时，退出循环
    print(i)
    i += 1

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for i in range(5):
    if i > 2:
        break
    print(i)

在这个示例中，当 i 等于 5 时，循环会被提前终止。

continue 语句

continue 用于跳过当前循环中的剩余语句，并直接进入下一次循环的判断。

示例

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i = 0
while i < 5:
    i += 1
    if i == 3:
        continue  # 跳过打印 `i` 为 3 的情况
    print(i)

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for i in range(3):
    if i == 1:
        continue
    print(i)

当 i 等于 3 时，循环会跳到下一次循环的判断，避免执行后续代码。

else 子句

当循环正常结束时（没有被 break 终止），else 子句会执行。

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i = 1
while i <= 5:
    print(i)
    i += 1
else:
    print("循环结束")

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for i in range(3):
    print(i)
else:
    print("循环结束")

无限循环和死循环

无限循环 如果循环的条件始终为 True，则循环将永远不会结束，这被称为无限循环。示例

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while True:
    print("这是一条无限循环语句")

这个循环会一直打印 “这是一条无限循环语句”，除非手动停止程序。 避免死循环 为了避免死循环，在编写 while 循环时，需要确保在循环体内有逻辑使得循环条件最终会变为 False。示例

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i = 1
while i <= 5:
    print(i)
    # 忘记递增 `i`，会导致死循环

在这个示例中，如果忘记递增 i，循环将永远不会结束。 解决方法：在循环体内正确更新控制条件变量，如 i += 1。示例

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i = 1
while i <= 5:
    print(i)
    i += 1
else:
    print("循环正常结束")

当 i 增加到 6 时，条件为 False，循环正常结束，执行 else 子句。

常见的陷阱和最佳实践

避免死循环：确保在循环体内有逻辑使得条件最终会变为 False。
控制语句的使用：合理使用 break 和 continue 可以使循环更灵活，但滥用可能使代码难以理解。
循环条件的检查：在编写 while 循环时，仔细检查循环条件，确保逻辑正确。
避免在循环中修改列表：可能导致不可预见结果。
合理使用控制语句：提高代码可读性和效率，但避免滥用。
使用 range() 和 enumerate() 简化代码：减少手动维护索引的需求。