循环结构
Python 循环结构：原理精讲 + 应用场景 + 实战技巧
一、什么是循环结构？
在编程中，循环结构（loop）指的是让某段代码重复执行的流程控制方式。这就好比让计算机做一件“重复性劳动”，比如：
- 每秒打印一次“hello”共3600次
- 遍历1\~100的所有整数求和
- 反复让用户输入密码，直到正确为止
如果没有循环结构，我们得把相同的代码复制成百上千遍，这是极其低效且容易出错的。
二、Python 支持哪两种循环？
| 循环类型 | 适用场景 | 是否推荐 |
|---|---|---|
for-in |
已知循环次数 | ✅ 强烈推荐 |
while |
未知循环次数（条件驱动） | ✅ 强烈推荐 |
三、for-in 循环：重复固定次数的最优解
✅ 原理：
Python 的 for-in 循环配合 range() 使用，用于遍历一个序列、范围或可迭代对象。
✅ 语法结构：
for 变量 in 可迭代对象:
循环体（缩进）
✅ 典型场景：
🌟 每秒打印一次 hello，重复 3600 次：
import time
for _ in range(3600): # _ 表示“我不关心这个变量”
print('hello, world')
time.sleep(1)
🌟 从 1 加到 100：
total = 0
for i in range(1, 101): # 包含1~100
total += i
print(total)
🌟 输出所有奇数：
for i in range(1, 101, 2): # 步长为2，得到奇数
print(i)
🌟 sum 函数替代循环：
print(sum(range(2, 101, 2))) # 从 2 开始，每次+2，到100
四、while 循环：当条件为真时就一直做
✅ 原理：
while 循环只要条件满足（为 True），就会无限重复执行。
✅ 语法结构：
while 条件表达式:
循环体（缩进）
✅ 使用场景：
🌟 从 1 加到 100：
total = 0
i = 1
while i <= 100:
total += i
i += 1
print(total)
🌟 用户输入密码直到正确：
password = ''
while password != '123456':
password = input("请输入密码：")
print("密码正确，欢迎登录！")
五、break 与 continue：循环控制利器
✅ break：强制退出整个循环
while True:
cmd = input(">>> ")
if cmd == 'exit':
break # 用户输入 exit，立即终止循环
✅ continue：跳过当前这一次，直接进入下一次
for i in range(1, 11):
if i % 2 == 0:
continue # 忽略偶数
print(i) # 只会打印奇数
六、嵌套循环：循环里套循环
✅ 用途示例：九九乘法表
for i in range(1, 10):
for j in range(1, i + 1):
print(f'{i}×{j}={i*j}', end='\t')
print() # 换行
输出样式：
1×1=1
2×1=2 2×2=4
3×1=3 3×2=6 3×3=9
...
七、实战应用案例
✅ 例子 1：判断素数
num = int(input("请输入一个正整数："))
is_prime = True
for i in range(2, int(num ** 0.5) + 1):
if num % i == 0:
is_prime = False
break
print(f'{num}是素数' if is_prime else f'{num}不是素数')
✅ 例子 2：最大公约数（欧几里得算法）
x = int(input('x = '))
y = int(input('y = '))
while y:
x, y = y, x % y
print(f'最大公约数: {x}')
✅ 例子 3：猜数字游戏
import random
answer = random.randint(1, 100)
count = 0
while True:
guess = int(input("猜一个 1~100 的数字："))
count += 1
if guess < answer:
print("再大一点")
elif guess > answer:
print("再小一点")
else:
print(f"猜对了！共猜了 {count} 次")
break
八、最佳实践总结
| 场景 | 推荐方式 | 原因 |
|---|---|---|
| 循环次数已知 | for i in range(...) |
简洁清晰，性能好 |
| 循环次数未知，基于条件停止 | while 条件: |
灵活控制循环 |
| 循环中提前终止 | 使用 break |
遇到终止条件直接退出循环 |
| 跳过当前某轮循环 | 使用 continue |
忽略本轮剩余内容，进入下一轮 |
| 不使用循环变量 | 用 _ 代替变量名 |
Python 规范写法 |
| 减少嵌套层级 | 拆分逻辑 | 保持代码清晰、可读性强 |
九、延伸阅读与思考练习
- 你能用
while实现九九乘法表吗？ - 使用
break实现一个支持“无限输入，直到输入0为止”的累加器。 - 对比
for和while，你更喜欢哪个？在什么情况下换用另一个？
十、课程小结
| 掌握内容 | 应用场景 |
|---|---|
for 循环 + range |
遍历数字序列、固定次数任务 |
while 循环 |
条件驱动型任务，如游戏输入、密码验证等 |
break / continue |
提前结束或跳过循环，提高代码控制能力 |
| 嵌套循环 | 表格输出、双层遍历、图形生成等复杂结构 |
| 循环配合分支 | 构建更灵活的逻辑流程，如筛选、判断与分类处理 |
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