【10月更文挑战第18天】「Mac上学Python 29」基础篇10 - 循环结构与迭代控制

在Python中，循环结构是控制程序执行的重要工具。通过学习本篇内容，您将掌握如何使用for循环和while循环来高效地处理重复任务，并了解break、continue和else的使用方式。同时，我们还会探索嵌套循环和典型应用场景中的实际应用。

一、循环的基本结构

循环结构控制代码的重复执行，主要包括以下两种形式：

1. for循环：用于遍历序列（如字符串、列表、元组）中的每个元素。
2. while循环：基于条件判断，只要条件为真，循环就会持续执行。

二、for循环

for循环可以遍历任何可迭代对象。

2.1 遍历列表

fruits = ['苹果', '香蕉', '樱桃']
for fruit in fruits:
    print(fruit)

输出：

苹果  
香蕉  
樱桃

三、range() 函数

range()函数生成一个整数序列，常用于控制循环的迭代次数。它可以接收1至3个参数，根据参数数量不同，生成不同的整数序列。

3.1 一个参数的range()

只有一个参数时，range(n)生成从0到n-1的整数序列。

for i in range(5):
    print(f"range(5)的值 = {i}")

输出：

range(5)的值 = 0  
range(5)的值 = 1  
range(5)的值 = 2  
range(5)的值 = 3  
range(5)的值 = 4

3.2 两个参数的range()

当有两个参数时，range(start, end)生成从start到end-1的整数序列。

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

输出：

range(1,5)的值 = 1  
range(1,5)的值 = 2  
range(1,5)的值 = 3  
range(1,5)的值 = 4

3.3 三个参数的range()

当有三个参数时，range(start, end, step)生成从start开始，每次递增（或递减）step的整数序列，直到接近end为止。

for i in range(1, 11, 2):
    print(f"range(1,11,2)的值 = {i}")

输出：

range(1,11,2)的值 = 1  
range(1,11,2)的值 = 3  
range(1,11,2)的值 = 5  
range(1,11,2)的值 = 7  
range(1,11,2)的值 = 9

四、while循环

4.1 计数循环

count = 0
while count < 5:
    print(count)
    count += 1

输出：

0  
1  
2  
3  
4

4.2 无限循环

while True:
    print("这是一个无限循环")
    break  # 强制退出循环

输出：

这是一个无限循环

五、循环控制语句

5.1 break语句

break用于立即终止循环。

for i in range(5):
    if i == 3:
        break
    print(i)

输出：

0  
1  
2

5.2 continue语句

continue用于跳过当前迭代，继续下一次循环。

for i in range(5):
    if i == 3:
        continue
    print(i)

输出：

0  
1  
2  
4

5.3 else语句

else在循环未被break打断时执行。

for i in range(5):
    if i == 3:
        break
    print(i)
else:
    print("循环正常结束")

输出：

0  
1  
2

六、嵌套循环

6.1 九九乘法表

for i in range(1, 10):
    for j in range(1, 10):
        print(f"{i}*{j}={i * j:2}", end="  ")
    print()

输出：

1*1= 1  
2*1= 2  2*2= 4  
3*1= 3  3*2= 6  3*3= 9  
...  
9*1= 9  9*2=18  ... 9*9=81

七、典型应用场景

7.1 计算正整数总和

sum = 0
n = int(input("请输入正整数："))
for i in range(1, n + 1):
    sum += i
print(f"1 到 {n} 的整数和为 {sum}")

输入输出示例：

请输入正整数：5  
1 到 5 的整数和为 15

7.2 列表元素统计

fruits = ['苹果', '香蕉', '香蕉', '樱桃']
count = 0
for fruit in fruits:
    if fruit == '香蕉':
        count += 1
print(f"'香蕉'出现了 {count} 次")

输出：

'香蕉'出现了 2 次

7.3 用户输入验证

while True:
    number = int(input("请输入一个正数："))
    if number > 0:
        print(f"你输入了正数：{number}")
        break
    else:
        print("输入无效，请重试。")

输入输出示例：

请输入一个正数：-1  
输入无效，请重试。  
请输入一个正数：10  
你输入了正数：10

7.4 列表推导式

squares = [x**2 for x in range(1, 6)]
print(squares)

输出：

[1, 4, 9, 16, 25]

八、小结

本篇全面讲解了Python中的循环结构及其控制方式。我们介绍了for和while循环的基本用法，并详细说明了range()函数的多种使用方法。同时，展示了如何通过break、continue和else控制循环执行流程。此外，还通过九九乘法表等实际示例，演示了嵌套循环的应用。

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