Python 循环

1. 循环的概念

循环是编程中用于重复执行代码块的结构。当需要多次执行相同的操作（如处理列表中的每个元素或重复某任务直到满足条件）时，循环可以减少代码冗余，提高效率。Python 提供了两种主要循环结构：

• for 循环：用于遍历已知数量的元素（如列表、字符串）或固定次数的迭代。
• while 循环：基于条件重复执行，适合未知迭代次数的场景。

为什么要用循环？
假设你想打印 1 到 5 的数字，没有循环需要写五次 print 语句；有了循环，只需几行代码即可完成，代码更简洁且易于扩展。

2. for 循环的基本使用

for 循环用于遍历可迭代对象（如列表、元组、字符串、范围）中的元素。基本语法如下：

for item in iterable:
    # 代码块
    print(item)

2.1 遍历列表

for 循环常用于处理列表中的每个元素：

fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
for fruit in fruits:
    print(f"当前水果：{fruit}")

输出：

当前水果：苹果
当前水果：香蕉
当前水果：橙子

• fruits 是可迭代对象，fruit 是每次迭代的变量。
• 缩进定义循环体，循环会自动遍历所有元素。

2.2 使用 range() 函数

range() 生成一个数字序列，常用于固定次数的循环：

for number in range(1, 6):  # 从 1 到 5
    print(f"数字：{number}")

输出：

数字：1
数字：2
数字：3
数字：4
数字：5

• range(1, 6) 生成 1 到 5 的序列（取前不取后，不包含 6）。
• 可选参数：range(start, stop, step)，step 指定步长，如 range(0, 10, 2) 生成 0, 2, 4, 6, 8。

2.3 遍历字符串

字符串是可迭代的，可以逐字符处理：

word = "Python"
for char in word:
    print(f"字符：{char}")

输出：

字符：P
字符：y
字符：t
字符：h
字符：o
字符：n

要点：

• for 循环适合已知迭代次数或可迭代对象的场景。
• 每次迭代，循环变量（item、number、char）会自动更新为下一个元素。

3. while 循环的基本使用

while 循环在条件为 True 时重复执行代码块，条件为 False 时停止。基本语法如下：

while condition:
    # 代码块

3.1 简单计数循环

使用 while 实现计数功能：

count = 1
while count <= 5:
    print(f"计数：{count}")
    count += 1

输出：

计数：1
计数：2
计数：3
计数：4
计数：5

• count += 1 更新循环变量，防止无限循环。
• 条件 count <= 5 控制循环次数。

3.2 基于用户输入的循环

while 适合处理动态条件，如用户输入：

user_input = ""
while user_input != "退出":
    user_input = input("请输入内容（输入‘退出’结束）：")
    print(f"你输入了：{user_input}")

输出（假设用户输入“hello”然后“退出”）：

请输入内容（输入‘退出’结束）：hello
你输入了：hello
请输入内容（输入‘退出’结束）：退出
你输入了：退出

• 循环在用户输入“退出”时停止。
• input() 获取用户输入，动态更新条件。

要点：

• while 循环适合条件驱动的场景，迭代次数可能未知。
• 必须确保条件最终会变为 False，否则会导致无限循环。

4. 循环控制语句

Python 提供三种控制语句来调整循环行为：

• break：立即退出循环。
• continue：跳过当前迭代，继续下一次。
• else：在循环正常结束，即循环条件变为 False（未被 break 中断）时执行。

4.1 使用 break

终止循环，常用于满足特定条件时：

for number in range(1, 10):
    if number == 5:
        break
    print(f"数字：{number}")

输出：

数字：1
数字：2
数字：3
数字：4

• 遇到 number == 5 时，循环立即终止。

4.2 使用 continue

跳过当前迭代，继续下一次：

for number in range(1, 6):
    if number % 2 == 0:
        continue
    print(f"奇数：{number}")

输出：

奇数：1
奇数：3
奇数：5

• 偶数时跳过 print，继续下一次迭代。

4.3 使用 else

else 在循环正常结束时执行，即循环条件变为 False：

number = 1
while number <= 3:
    print(f"数字：{number}")
    number += 1
else:
    print("循环正常结束")

输出：

数字：1
数字：2
数字：3
循环正常结束

• 如果循环被 break 中断，循环条件变为 True，else 块不会执行。

5. 嵌套循环

循环可以嵌套，用于处理多维数据结构，如矩阵：

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

输出：

位置 (0, 0)
位置 (0, 1)
位置 (1, 0)
位置 (1, 1)
位置 (2, 0)
位置 (2, 1)

• 外层循环控制行，内层循环控制列。
• 注意：嵌套循环会显著增加执行次数（rows * cols 次）。

6. 循环的注意事项

使用循环时需注意以下几点，以确保代码正确高效：

1. 避免无限循环：
   • 在 while 循环中，确保条件最终会变为 False。
   • 添加退出条件，如 while count <= 5。
2. 控制循环性能：
   • 避免在循环中执行复杂计算或冗余操作。
3. 谨慎使用嵌套循环：
   • 嵌套过多可能导致性能问题，考虑替代方案（如列表推导式）。
4. 清晰的循环逻辑：
   • 使用有意义的变量名（如 fruit 而非 x）。
   • 添加注释说明循环目的，增强可读性。
5. 处理空可迭代对象：
   • 遍历空列表或空 range 时，for 循环不会执行循环体。

示例：

empty_list = []
for item in empty_list:
    print("不会执行")

示例（列表推导式替代嵌套循环）：

matrix = [[1, 2], [3, 4], [5, 6]]
flat_list = [num for row in matrix for num in row]
print(flat_list)  # 输出 [1, 2, 3, 4, 5, 6]

示例（推荐）

data = [1, 2, 3, 4, 5]
for item in data:  # 直接迭代
    print(item)

示例（低效代码）：

data = [1, 2, 3, 4, 5]
for i in range(len(data)):
    print(data[i])  # 每次通过索引访问

示例（无限循环，需避免）：

count = 1
while count > 0:  # 无限循环，count 永远 > 0
    print("无限循环！")
    count += 1

7. 总结

• for 循环：适合遍历可迭代对象或固定次数迭代，使用 range() 或直接迭代。
• while 循环: while 循环适合条件驱动的场景，需注意避免无限循环。
• 控制语句：break 提前退出，continue 跳过本次迭代，else 处理正常结束。
• 注意事项：避免无限循环、优化性能、保持代码清晰、处理空迭代对象。