Python中的for和while循环

什么是循环，什么时候使用它们？

循环是所有编程语言中的一个基本结构。在一个循环结构中，程序首先检查一个条件。如果这个条件为真，就会运行一些代码。除非条件无效，否则这段代码将一直运行下去。

例如，请看下面这段伪代码。

IF stomach_empty
  eat_food()
ENDIF
//check if stomach is empty again.
IF stomach_empty
  eat_food()
ENDIF 
//check if stomach is still empty, 
//....

这里，我们正在检查stomach_empty 变量是否为true 。如果这个条件得到满足，程序将执行eat_food 方法。此外，请注意，我们正在多次输入相同的代码，这意味着这打破了编程的DRY规则。

为了缓解这个问题，我们可以像这样使用一个循环结构。

WHILE stomach_empty //this code will keep on running if stomach_empty is true
  eat_food()
ENDWHILE

在这段代码中，我们使用了一个while 语句。在这里，循环首先分析了stomach_empty 布尔值是否为true 。如果这个条件得到满足，程序就会继续运行eat_food ，直到条件变为假。我们将在本文后面学习关于while 循环。

总而言之，开发人员使用循环来多次运行一段代码，直到满足某个条件。因此，这可以节省时间，促进代码的可读性。

循环的类型

在 Python 中，有两种类型的循环结构。

• for: 迭代一个预定的次数。这也被称为明确的迭代。
• while: 继续迭代，直到条件false 。这被称为不确定的迭代。

在这篇文章中，你将学习以下概念。

• for 循环
  • 语法
  • 用数字进行循环
  • 列表循环
• 列表理解
  • 语法
  • 列表的使用方法
  • 使用数字的用法
• while 循环
  • 语法
  • 用数字进行循环
  • 循环使用列表
• 循环控制语句
  • break 语句
  • continue 语句
  • pass 语句
  • else 子句

for 循环

for 循环是一种循环的类型，它可以运行预设的次数。它还可以对任何序列的项目进行迭代，如列表或字符串。

语法

for i in <collection>: 
  <loop body>

这里，collection 是一个对象的列表。循环变量，i ，每次通过循环都会获得collection 中下一个元素的值。loop body 中的代码继续运行，直到i 到达集合的末端。

用数字进行循环

为了演示for 循环，让我们使用一个数字范围循环。

for i in range(10):  # collection of numbers from 0 to 9
    print(i)

在这段代码中，我们使用range 函数来创建一个从0到9的数字集合。后来，我们用print 函数来记录出我们的循环变量i 的值。结果是，这将输出从0到9的数字列表。

range(<end>) 方法返回一个迭代器，该迭代器返回从0开始的整数，一直到但不包括<end> 。

我们甚至可以像这样在我们的循环中使用条件语句。

for i in range(10):  # numbers from 0-9
    if i % 2 == 0:  # is divsible by 2? (even number)
        print(i) # then print.

这段代码将输出所有从0到9的偶数。

用列表进行循环

我们甚至可以使用for 循环来迭代列表。

names = ["Bill Gates", "Steve Jobs", "Mark Zuckerberg"] # create our list
for name in names:  # load our list of names and iterate through them
    print(name)

在上面的片段中，我们创建了一个名为names 的列表。后来，我们使用for 命令遍历names 数组，然后将这个列表的内容记录下来。

下面的片段使用if 语句来返回所有包含字母'B'的名字。

names = ["Bill Gates", "Billie Eilish", "Mark Zuckerberg"]  # create our list
for name in names:  # load our list of names and iterate through them
    if "B" in name:  # does the name include 'B'?
        print(name)

列表理解

在某些情况下，你可能想根据现有列表的数据创建一个新的列表。
例如，请看下面的代码。

names = ["Bill Gates", "Billie Eilish", "Mark Zuckerberg", "Hussain"]
namesWithB = []
for name in names:
    if "B" in name: 
        namesWithB.append(name) # add this element to this array.
print(namesWithB)

在这段代码中，我们使用for 命令来遍历names 数组，然后检查是否有元素包含字母B 。如果为真，程序将这个相应的元素追加到namesWithB 列表中。

利用列表理解的力量，我们可以在很大程度上缩减这段代码。

语法

newlist = [<expression> for <loop variable> in <list> (if condition)]

这里，expression 可以是一段返回值的代码，例如，一个方法。如果loop variable 满足condition 的要求，list 的元素将被追加到newlist 数组中。

使用列表的用法

让我们用列表理解法重写我们之前写的代码。

names = ["Bill Gates", "Billie Eilish", "Mark Zuckerberg", "Hussain"]
namesWithB = [name for name in names if "B" in name]
print(namesWithB)

在这段代码中，我们对names 数组进行了迭代。根据我们的条件，所有包含字母B 的元素将被添加到namesWithB 列表中。

数字的用法

我们可以像这样在列表理解中使用range 方法。

numbers = [i for i in range(10)]
print(numbers)

注意，在这种情况下，我们没有条件语句。这意味着条件是可选的。

这段代码将使用一个条件来获得0到9之间的偶数列表。

while 循环

通过while 循环，只要有一个condition ，我们就可以执行一个代码块true 。

语法

while <condition>:
  <loop body>

在一个while 循环中，首先检查condition 。如果它是true ，就执行loop body 中的代码。这个过程将重复进行，直到condition 变成false 。

数字的循环

这段代码打印出0 和9 之间的整数。

n = 0
while n < 10: # while n is less than 10,
    print(n) # print out the value of n 
    n += 1 # 

以下是这个例子中发生的情况。

• n 的初始值是0 。程序首先检查n 是否多于10 。由于这是true ，循环体运行
• 在这个循环中，我们首先打印出n 的值。后来，我们用1 来增加它。
• 当循环的主体完成后，程序的执行会再次评估这个条件。因为它仍然是真的，所以主体再次执行。
• 这样一直持续到n 超过10 。在这一点上，当表达式被测试时，它是false ，并且循环停止。

用列表进行循环

我们可以使用while 块来迭代列表，像这样。

numbers = [0, 5, 10, 6, 3]
length = len(numbers) # get length of array. 
n = 0
while n < length: # loop condition
    print(numbers[n])
    n += 1

下面是这个程序的分解。

• len 函数返回numbers 数组中存在的元素数量
• 我们的while 语句首先检查n 是否小于length 变量。由于这是真的，程序将打印出numbers 列表中的项目。最后，我们要对n 变量进行递增
• 当n 超过length ，循环就会停止

循环控制语句

有三个循环控制语句。

• break: 如果满足一个特定的条件，就终止循环。
• continue: 如果满足一个特定的条件，跳过一个循环的迭代，继续下一个迭代。continue 和break 的区别是，break 关键字将 "跳出 "循环，但continue 将 "跳过 "循环的一个周期
• pass: 当你不希望任何命令或代码执行时。

我们可以在while 和for 循环中使用所有这些。

1.break

当你想在某些条件下退出循环时，break 语句很有用true 。
下面是break 关键字的作用。

names = ["Bill Gates", "Billie Eilish", "Mark Zuckerberg", "Hussain"]
for name in names:
    if name == "Mark Zuckerberg":  
        print("loop exit here.")
        break  # end this loop if condition is true.
    print(name)
print("Out of the loop")

从这段代码中可以得出一些推论。

• 程序首先在names 数组中进行迭代。
• 在每个循环中，Python检查name 的当前值是否是Mark Zuckerberg
• 如果上述条件得到满足，程序将告诉用户它已经停止了循环。
• 然而，如果条件是false ，程序将打印出的值为name

2.continue

continue 语句告诉Python跳过当前的迭代，继续进行下一个迭代。
下面是一个例子。

names = ["Bill Gates", "Billie Eilish", "Mark Zuckerberg", "Hussain"]  
for name in names:
    if name == "Mark Zuckerberg":
        print("Skipping this iteration.")
        continue  # Skip iteration if true.
    print(name)
print("Out of the loop")

下面是这个脚本的分解。

• 翻阅names 数组
• 如果应用程序遇到一个值为Mark Zuckerberg 的元素，使用continue 语句跳过这个迭代
• 否则，打印出我们的循环计数器的值。name

3.pass

如果你不想让任何命令运行，就使用pass 语句。换句话说，pass 允许你执行一个 "空 "操作。这在你的代码要去但还没有写的地方可能是至关重要的。

下面是一个使用pass 关键字的简单例子。

names = ["Bill Gates", "Billie Eilish", "Mark Zuckerberg", "Hussain"]
for name in names:
    if name == "Mark Zuckerberg":
        print("Just passing by...")
        pass  # Move on with this iteration
    print(name)
print("Out of the loop")

这将是输出结果。

4.else 子句

Python 也允许我们在我们的循环中附加else 语句。当循环终止时，else 块内的代码就会执行。
这里是语法。

# for 'for' loops
for i in <collection>: 
  <loop body>
else: 
  <code block> # will run when loop halts.
# for 'while' loops
while <condition>:
  <loop body>
else:
  <code block> # will run when loop halts

在这里，人们可能会想，"为什么不把code block 中的代码紧接着循环之后呢？不是可以达到同样的效果吗？"

这其中有一个小小的区别。如果没有else ，code block ，无论如何都会在循环结束后运行。

然而，有了else 语句，如果循环通过break 关键字终止，code block 将不会运行。

下面是一个例子，以正确理解其目的。

names = ["Bill Gates", "Billie Eilish", "Mark Zuckerberg", "Hussain"]
print("Else won't run here.")
for name in names:
    if name == "Mark Zuckerberg":
        print("Loop halted due to break")
        break  # Halt this loop
    print(name)
else: # this won't work because 'break' was used. 
    print("Loop has finished")

print(" \n Else statement will run here:")
for name in names: 
    print(name)
else: # will work because of no 'break' statement
    print("second Loop has finished")

这将是输出结果。

结论

在这篇文章中，你学会了如何在Python编程中使用for 和while 循环。此外，你还了解了列表理解和循环改变语句的基本原理。这些都是至关重要的概念，有助于提高你的Python技能。

非常感谢您的阅读!

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