一文读懂Python循环语句

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前言

循环是编程中最基本也是最强大的控制结构之一，它允许我们重复执行特定的代码块，直到满足某个条件为止。Python提供了两种主要的循环结构：while循环和for循环，以及用于控制循环执行的break和continue语句。本文将详细讲解这些循环结构的语法和使用方法，并通过实例展示其在实际编程中的应用。

while语句

while语句是一种先判断的循环结构，首先测试条件表达式，如果值为true，则执行语句组，如果条件表达式为false，则忽略语句组，继续执行后面的语句。

从流程图可以看出，while循环的执行过程是一个不断判断条件的循环过程：

1. 首先判断条件表达式
2. 如果条件为真，执行循环体，然后回到条件判断
3. 如果条件为假，直接跳出循环

基本语法

while 条件表达式:
    语句组

基本while循环

# 打印1到5的数字
count = 1
while count <= 5:
    print(count)
    count += 1

计算累加和

# 计算1到100的和
total = 0
num = 1

while num <= 100:
    total += num
    num += 1
    
print(f"1到100的和是: {total}")

无限循环

有时我们需要创建无限循环，然后在循环体内部使用条件语句来跳出循环：

# 模拟简单的菜单系统
while True:
    print("\n===== 菜单 =====")
    print("1. 查看信息")
    print("2. 修改设置")
    print("3. 退出程序")
    
    choice = input("请输入选项 (1-3): ")
    
    if choice == '1':
        print("显示信息...")
    elif choice == '2':
        print("修改设置...")
    elif choice == '3':
        print("程序已退出")
        break
    else:
        print("无效的选项，请重试")

while-else语句

Python的while循环可以包含else子句，当循环条件变为False时，else子句将被执行。

# 查找列表中的元素
numbers = [1, 3, 5, 7, 9]
target = 6
index = 0

while index < len(numbers):
    if numbers[index] == target:
        print(f"找到目标数字{target}，位置是{index}")
        break
    index += 1
else:
    print(f"列表中不存在数字{target}")

for语句

python语言中for语句用于遍历序列类型，序列包括字符串、列表和元组。

for循环的执行流程更加直观：

1. 获取序列的第一个元素
2. 判断序列中是否还有元素
3. 如果有，执行循环体，然后获取下一个元素
4. 如果没有，结束循环
   

基本语法

for 迭代变量 in 序列:
    语句组

序列表示所有的实现序列的类型都可以使用for循环。迭代变量是从序列中迭代取出的元素。

遍历列表

# 遍历水果列表
fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子", "草莓", "葡萄"]
for fruit in fruits:
    print(f"我喜欢吃{fruit}")

遍历字符串

# 遍历字符串中的字符
message = "Python"
for char in message:
    print(char)

使用range()函数

range()函数可以生成一个数字序列，常用于for循环中：

# 打印平方数
for i in range(1, 6):  # 生成1到5的序列
    square = i ** 2
    print(f"{i}的平方是{square}")

遍历字典

# 遍历字典的键值对
student = {
    "name": "李明",
    "age": 18,
    "grade": "高三",
    "score": 95
}

for key, value in student.items():
    print(f"{key}: {value}")

使用enumerate()函数

enumerate()函数可以同时获取索引和元素：

# 使用enumerate()获取索引和元素
colors = ["红", "橙", "黄", "绿", "蓝", "紫"]
for index, color in enumerate(colors):
    print(f"第{index+1}个颜色是{color}色")

for-else语句

与while循环类似，for循环也可以带有else子句，当for循环正常结束时（不是通过break跳出）执行else子句：

# 检查列表中的奇数
numbers = [2, 4, 6, 8, 10]
for num in numbers:
    if num % 2 != 0:
        print(f"找到奇数: {num}")
        break
else:
    print("列表中没有奇数")

break和continue语句

break和continue语句是控制循环执行流程的重要工具，它们的执行流程如下图所示：

break语句

break语句可用于while或for循环，它的作用是强行退出循环体，不再执行循环体中剩余的语句。

在while循环中使用break

# 查找第一个能被7整除的数
i = 1
while i <= 100:
    if i % 7 == 0:
        print(f"找到了第一个能被7整除的数: {i}")
        break
    i += 1

在for循环中使用break

# 查找特定元素并停止
names = ["张三", "李四", "王五", "赵六", "钱七"]
search_name = "王五"

for name in names:
    if name == search_name:
        print(f"找到了{search_name}！")
        break
    print(f"检查: {name}")

continue语句

continue语句用来结束本次循环，跳过循环体中尚未执行的语句，接着进行终止条件的判断，以决定是否继续循环。

在while循环中使用continue

# 打印1到10中除了5以外的所有数字
num = 0
while num < 10:
    num += 1
    if num == 5:
        continue
    print(f"当前数字: {num}")

在for循环中使用continue

# 打印所有不包含'e'的单词
words = ["apple", "banana", "orange", "grape", "kiwi"]
for word in words:
    if 'e' in word:
        continue
    print(f"{word} 不包含字母'e'")

进阶应用

嵌套循环

循环可以嵌套使用，即在一个循环内部包含另一个循环。下面通过九九乘法表来演示嵌套循环的应用：

• 外层循环控制行数（i从1到9）
• 内层循环控制每行的列数（j从1到i）
• 每个内层循环完成后，外层循环进入下一次迭代
• 形成阶梯状的乘法表结构

# 打印乘法表
for i in range(1, 10):
    for j in range(1, i+1):
        print(f"{j}×{i}={i*j}", end="\t")
    print()  # 换行

列表推导式

列表推导式是Python的一个强大特性，可以用简洁的语法创建列表。

传统方法 vs 列表推导式对比

1. 创建平方数列表的对比：

传统方法：

squares_traditional = []
for x in range(1, 11):
    squares_traditional.append(x**2)
# 结果: [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

列表推导式：

squares_comprehension = [x**2 for x in range(1, 11)]
# 结果: [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

2. 过滤偶数的对比：

传统方法：

numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
even_traditional = []
for x in numbers:
    if x % 2 == 0:
        even_traditional.append(x)
# 结果: [2, 4, 6, 8, 10]

列表推导式：

even_comprehension = [x for x in numbers if x % 2 == 0]
# 结果: [2, 4, 6, 8, 10]

3. 复杂的列表推导式：

# 创建一个包含平方数的字典
square_dict = {x: x**2 for x in range(1, 6)}
print(square_dict)

# 从字符串列表中提取长度大于4的单词并转换为大写
words = ["python", "java", "c", "javascript", "go", "rust"]
long_words = [word.upper() for word in words if len(word) > 4]
print(long_words)

实际应用案例

斐波那契数列计算

斐波那契数列是一个经典的数学序列，每个数都是前两个数的和。通过for循环，我们可以高效地计算这个数列：

def fibonacci(n):
    """生成斐波那契数列的前n个数"""
    if n <= 0:
        return []
    elif n == 1:
        return [0]
    elif n == 2:
        return [0, 1]
    
    fib_series = [0, 1]  # 初始化前两个数
    
    # 从第3个数开始计算
    for i in range(2, n):
        next_number = fib_series[i-1] + fib_series[i-2]
        fib_series.append(next_number)
    
    return fib_series

# 计算并显示斐波那契数列
fib_15 = fibonacci(15)
print(f"斐波那契数列的前15个数: {fib_15}")

小知识：斐波那契数列中，相邻两项的比值会逐渐趋向于黄金比例 φ ≈ 1.618，这是一个非常有趣的数学现象。

文本词频统计分析

在自然语言处理和数据分析中，词频统计是一个常见的任务。通过循环，我们可以高效地统计文本中各个词汇的出现频率。

1. 遍历文本中的每个字符和单词
2. 统计每个词汇的出现次数
3. 过滤和排序高频词汇
4. 生成可视化数据

def chinese_word_frequency(text):
    """统计中文文本中各词语出现的频率"""
    import re
    
    # 定义常见的中文词汇模式
    chinese_words = re.findall(r'[\u4e00-\u9fff]+', text)
    english_words = re.findall(r'[a-zA-Z]+', text)
    
    # 进一步分析中文词汇（简单的2-3字词分割）
    analyzed_words = []
    for word in chinese_words:
        if len(word) >= 2:
            # 提取常见词汇
            for i in range(len(word) - 1):
                if i + 2 <= len(word):
                    analyzed_words.append(word[i:i+2])
                if i + 3 <= len(word):
                    analyzed_words.append(word[i:i+3])
    
    # 添加英文单词
    for word in english_words:
        analyzed_words.append(word.lower())
    
    # 统计频率
    frequency = {}
    for word in analyzed_words:
        if len(word) >= 2:  # 只考虑长度>=2的词
            frequency[word] = frequency.get(word, 0) + 1
    
    return frequency

# 测试文本
sample_text = """
Python是一种广泛使用的高级编程语言，Python的设计具有很强的可读性。
相比其他语言经常使用英文关键字，其他语言的一些标点符号，Python具有相对简单的语法。
相对其他动态类型语言，Python拥有相对较少的关键字。Python的核心哲学总结起来就是：
优美胜于丑陋，明了胜于晦涩，简洁胜于复杂。Python开发者的哲学是用一种方法，
最好是只有一种方法来做一件事。Python是一种解释型语言，Python可以应用于多个领域。
"""

# 统计单词频率
word_count = chinese_word_frequency(sample_text)

# 过滤高频词并排序
frequent_words = {word: count for word, count in word_count.items() if count >= 2}
sorted_words = sorted(frequent_words.items(), key=lambda x: x[1], reverse=True)

print("高频词汇统计结果（出现次数 ≥ 2）：")
for word, count in sorted_words:
    print(f"'{word}' 出现了 {count} 次")

🎯 与我一起学习成长

掌握循环结构是编程的基础，它们使得我们能够高效地处理重复任务和数据集合。通过本文的示例和案例，希望您对Python的循环结构有了更深入的了解，并能在实际开发中灵活运用这些知识。循环不仅是编程的基础工具，更是解决复杂问题的强大武器！🐍✨

我是颜颜yan_，一名专注于技术分享的博主。如果这篇文章对你有帮助，欢迎关注我的更多精彩内容！

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