代码收藏家 day03-Python中的循环结构
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Python中的循环结构
一、回顾分支练习题
需求：输入三角形的3边，如果两边的长度大于第三条边，则代表是一个合法三角形
# 1、提示用户输入三角形的三边长度
a = int(input('请输入第一条边的长度：'))
b = int(input('请输入第二条边的长度：'))
c = int(input('请输入第三条边的长度：'))
# 2、判断两边之和是否大于第3条边
if (a + b > c) and (a + c > b) and (b + c > a):
print('是一个合法的三角形')
else:
print('不是一个合法的三角形')
二、Python中循环的介绍
1、什么是循环
现实生活中，也有很多循环的应用场景：
（1）食堂阿姨打菜：接过顾客的餐盘→询问菜品→打菜→递回餐盘，重复以上过程，直到所有顾客的菜都打完了
（2）快递员送快递：查看送件地址→赶往目的地→电话告知收件人→收件人签收→交快递件，重复以上过程，直到所有需要送的快递都处理完了。
（3）公交司机……
（4）作业流程……
……
以上场景都有一个共同的特点：有条件地重复地做一件事，每一次做的事情不同但类似。
程序是为了解决实际问题的，实际问题中存在着重复动作，那么程序中也应该有相应的描述，这就是循环。
2、循环的作用
思考：假如我有个女朋友，有一天我们闹矛盾生气了，女朋友说：道歉，说100遍“老婆大人，我错了”。这个时候程序员会怎么做？
答：100遍print(‘老婆大人，我错了’)
太麻烦了，有没有更好的办法呢？我们难道print输出语句要复制粘贴100次嘛？
答：其实不用这么麻烦，以上输出代码中有很多重复的地方，我们只要重复执行100次相同的代码即可，这就是循环！
循环的作用是什么？
答：让代码高效的重复执行
3、循环的种类
在Python中，循环一共分为两大类：while循环与for循环
思考问题：while循环和for循环如何选择呢？
① 对于循环次数已知的情况，建议使用while循环
② 对于循环次数未知的情况，建议使用for循环
三、while循环基本语法及其应用
1、while循环的基本语法
# ① 定义一个计数器（初始化一个计数器）
i = 0或1
# ② 编写while循环结构
while 循环条件(判断 计数器 是否达到了目标位置):
循环体1
循环体2
...
# ③ 在循环内部更新计数器
i = i + 1 或 i += 1
普及小知识：在计算机程序中，计数器大部分都是从0开始的。
总结：while循环三步走
① 初始化计数器
② 编写循环条件（判断计数器是否达到了目标位置）
③ 在循环内部更新计数器
while循环入门案例：使用while循环，循环输出100遍“老婆大人，我错了”
# ① 初始化计数器
i = 0
# ② 编写循环条件（判断计数器是否达到了100）
while i < 100:
print('老婆大人，我错了')
# ③ 在循环体内部更新计数器
i += 1
2、while循环的执行流程
建议大家使用Debug调试工具，查看while循环的运行流程。
# ① 初始化计数器
i = 0
# ② 编写循环条件（判断计数器是否达到了100）
while i < 100:
print('老婆大人，我错了')
# ③ 在循环体内部更新计数器
i += 1
下断点，开始Debug调试：
① 代码都是顺序执行，首先执行到第2行，对变量i进行赋值操作，初始值为0
② 当程序遇到while循环时，首先要把我们的计数器与循环条件进行比较i < 100，如果条件成立，则进入循环内部，执行内部代码。
③ 在循环体内部，针对本次循环进行计数器更新操作 i = i + 1或 i += 1
④ 更新完毕后，把更新后的计数器与循环条件再次进行比较i < 100，如果条件成立，继续进入循环内部，执行内部代码。
…
⑤ 直到，i更新后结果为100时，再次进行循环条件判断，发现不满足，则整个while循环结束。
while循环流程图：
3、while循环案例
案例1：使用while循环求1…100的和
分析：定义一个while循环，让其可以帮助我们计算 1 + 2 + 3 + 4 + 5 … + 100，结果：5050
大问题拆解为小问题：
① 使用while循环，循环100次
# 第一步：初始化计数器
i = 1
# 第二步：编写循环条件
while i <= 100:
print(i) # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10...
# 第三步：更新计数器的值
i += 1
② 在循环体内部，累计求和
# 第四步：定义一个变量，用于得到最终的运算结果
result = 0
# 第五步：想办法，让result = 变量i累加后的结果
③ 最终代码
# 第一步：初始化计数器
i = 1
# 第四步：定义一个result变量，用于接收累加后的结果
result = 0
# 第二步：编写循环条件
while i <= 100:
# 第五步：循环累加变量i
result += i
# 第三步：更新计数器的值
i += 1
print(f'1~100累加后的结果：{result}')
☆ 首先定义变量i和变量result，进行初始化赋值
☆ 判断变量i是否满足循环条件，如果满足循环条件，则进入到循环体内部，执行内部代码
思考：如何让变量i进行累加，然后赋予给result
result = i
第一次循环式，i = 1，result = 0，如果想获取累加的结构，则result = result + i
result = 0 + 1
计数器更新，i += 1，i变成2，然后i <= 100，继续执行循环内部代码
result = result + i 换成数值 result = 1 + 2
依次类推
result = result + i
简写
result += i
案例2：求1~100之间，所有偶数的和
什么是偶数：所谓的偶数，就是能被2整除的数字就是偶数，数学中可以使用2n来表示偶数。(Python代码 => if 数值 % 2 == 0 代表它是一个偶数)
知识点：在while循环中，我们还可以结合if进行判断。
第一步：求出1~100之间，所有的偶数
# 初始化计数器
i = 1
# 编写循环条件
while i <= 100:
# 将来写代码的位置
# 更新计数器
i += 1
第二步：在循环体中，引入if条件判断，判断变量i是否为一个偶数
# 初始化计数器
i = 1
# 编写循环条件
while i <= 100:
# 将来写代码的位置
if i % 2 == 0:
# 代表变量i是一个偶数
print(i)
# 更新计数器
i += 1
第三步：引入result变量，初始值为0，然后对第二步中得到的所有偶数进行累加
# 初始化计数器
i = 1
# 定义result，用于接收所有偶数的和
result = 0
# 编写循环条件
while i <= 100:
# 将来写代码的位置
if i % 2 == 0:
# 代表变量i是一个偶数
result += i
# 更新计数器
i += 1
print(f'1~100之间所有偶数的和：{result}')
4、编写循环式常见问题
i = 1
result = 0
while i <= 100:
if i % 2 == 0:
result += i
i += 1
print(f'1~100之间所有偶数的和：{result}')
问题的原因：在于i += 1缩进了2次，导致其和if形成了一个整体。while循环中计数器无法更新，最终导致以上代码出现了死循环。
四、循环中的两大关键词
1、两大关键词
在Python循环中，经常会遇到两个常见的关键词：break 与 continue
break：代表终止整个循环结构
continue：代表中止当前本次循环，继续下一次循环
2、举个栗子
举例：一共吃5个苹果，吃完第一个，吃第二个…，这里"吃苹果"的动作是不是重复执行？
场景一：如果吃的过程中，吃完第三个吃饱了，则不需要再吃第4个和第5个苹果，即是吃苹果的动作停止，这里就是break控制循环流程，即终止此循环。
场景二：如果吃的过程中，吃到第三个吃出一个大虫子…,是不是这个苹果就不吃了，开始吃第四个苹果，这里就是continue控制循环流程，即退出当前一次循环继而执行下一次循环代码。
3、break关键字
场景一：如果吃的过程中，吃完第三个吃饱了，则不需要再吃第4个和第5个苹果，即是吃苹果的动作停止，这里就是break控制循环流程，即终止此循环。
# 初始化计数器
i = 1
# 编写循环条件
while i <= 5:
# 当变量i == 4的时候，终止循环
if i == 4:
print('我已经吃饱了，实在吃不下了...')
break
# 正在吃第几个苹果
print(f'正在吃第{i}个苹果')
# 更新计数器
i += 1
4、continue关键字
场景二：如果吃的过程中，吃到第三个吃出一个大虫子…,是不是这个苹果就不吃了，开始吃第四个苹果，这里就是continue控制循环流程，即退出当前一次循环继而执行下一次循环代码。
# 初始化计数器
i = 1
# 编写循环条件
while i <= 5:
# 当变量i == 3的时候，中止当前循环，继续下一次循环
if i == 3:
# 手工更新计数器(非常重要)
i += 1
print('吃到了一只大虫子，这个苹果不吃了...')
continue
print(f'正在吃第{i}个苹果')
# 更新计数器
i += 1
如果在使用continue的时候，不手工更新计数器会有什么后果呢？
答：会出现死循环，建议使用Debug调试工具观看
5、死循环概念
在编程中一个靠自身控制无法终止的程序称为“死循环”。
在Python中，我们也可以使用while True来模拟死循环：
while True:
print('你是风儿我是沙，缠缠绵绵到天涯')
6、while循环案例：猜数字
需求：计算机从1 ~ 10之间随机生成一个数字，然后提示输入数字，如果我们输入的数字与随机数相等，则提示恭喜你，答对了。如果输入的数字比随机数大，则提示，猜大了。反之，则提示猜小了，一共有3次机会。
分析：① 编写一个循环，循环3次。② 要从1 ~ 10之间选择一个随机数 ③ if分支判断
import random
# 第一步：定义一个计数器
i = 0
# 第四步：生成1 ~ 10之间的随机数
secretNum = random.randint(1, 10)
# 第二步：编写循环条件
while i < 3:
# 第五步：提示用户输入一个数字
userNum = int(input('请输入您猜的数字（范围1~10之间）:'))
# 第六步：判断用户输入的数字是否与随机数相等
if secretNum == userNum:
print('恭喜你，猜对了')
break
elif secretNum < userNum:
print('猜大了')
else:
print('猜小了')
# 第三步：更新计数器
i += 1
五、for循环基本语法及其应用
1、for循环基本语法
for循环结构主要用于（容器 => 字符串、列表、元组、集合以及字典）类型数据的遍历（循环）操作。
for循环主要用于序列类型数据的循环操作（遍历操作）
另外当循环次数未知的情况，建议使用for循环。
for 临时变量 in 序列:
重复执行的代码1
重复执行的代码2
案例：使用for循环遍历字符串"itheima"
str1 = 'itheima'
for i in str1:
print(i)
使用Debug调试以上代码可知：for循环功能非常强大，可以自动判断序列的长度，长度为多少，则for循环就循环多少次。每次循环时，系统会自动将序列中的每个元素赋值给变量i，赋值完成后，for循环内部会自动更新计数器，向后移动一位，继续循环，直至元素全部循环结束。
2、range方法（函数）
Python2 range() 函数返回的是列表，而在Python3中 range() 函数返回的是一个可迭代对象（类型是对象），而不是列表类型， 所以打印的时候不会打印列表。（由于我们还未学习面向对象，为了方便大家理解，你可以简单的将其理解为一个序列结构）
主要作用：用于生成一段连续的内容，从0到9
基本语法：
range(stop)
range(start, stop[, step])
start: 计数从 start 开始。默认是从 0 开始。例如range（5）等价于range（0， 5）;
stop: 计数到 stop 结束，但不包括 stop。例如：range（0，5） 是 [0, 1, 2, 3, 4] 没有 5
step：步长，默认为1。例如：range（0，5） 等价于 range(0, 5, 1)
range有一个口诀：只顾头不顾尾，包含头部信息，但是不包含尾部信息，如range(10)，则返回0~9之间的序列，又比如range(0, 5)代表返回0 ~ 4之间的序列。
案例：for循环与range方法，使用for循环，循环5次
for i in range(5):
print(i)
3、for循环案例
案例1：使用for循环，求1 ~ 100的和
# 定义一个变量，用于接收1~100的和
result = 0
# 从1开始循环，循环100次
for i in range(1, 101):
result += i
print(f'1~100的和为{result}')
案例2：使用for循环，求1 ~ 100之间所有偶数的和
# 定义一个变量，用于接收1~100之间所有偶数的和
result = 0
# 从1开始循环，循环100次
for i in range(1, 101):
if i % 2 == 0:
result += i
print(f'1~100之间所有偶数的和为{result}')
4、循环中的两大关键字
在循环结构中存在两个关键字：break和continue
break：主要功能是终止整个循环
案例：遇到字符’e’，则终止整个循环
str1 = 'itheima'
for i in str1:
if i == 'e':
break
print(i)
continue：主要功能是中止当前循环，继续下一次循环
案例：遇到字符’e’，跳过循环，继续下一次循环
str1 = 'itheima'
for i in str1:
if i == 'e':
continue
print(i)
5、综合案例：使用for循环实现用户名+密码认证
案例：用for循环实现用户登录
① 输入用户名和密码
② 判断用户名和密码是否正确（username=‘admin’，password=‘admin888’）
③ 登录仅有三次机会，超过3次会报错
分析：用户登陆情况有3种:
① 用户名错误(此时便无需判断密码是否正确) – 登陆失败
② 用户名正确 密码错误 –登陆失败
③ 用户名正确 密码正确 –登陆成功
# 定义变量，用于记录登录次数
trycount = 0
# 循环3次，因为超过3次就会报错
for i in range(3):
# 更新登录次数
trycount += 1
# 提示用户输入账号与密码
username = input('请输入您的登录账号：')
password = input('请输入您的登录密码：')
# 判断用户名是否正确
if username == 'admin':
# 判断密码是否正确
if password == 'admin888':
print('恭喜你，登录成功')
break
else:
print('密码错误')
print(f'您还有{3 - trycount}次输入机会')
else:
print('用户名错误')
print(f'您还有{3 - trycount}次输入机会')
六、for循环中的else结构
1、为什么需要在for循环中添加else结构
循环可以和else配合使用，else下方缩进的代码指的是当循环正常结束之后要执行的代码。
强调：‘正常结束’，非正常结束，其else中的代码时不会执行的。（如遇到break的情况）
2、for循环结构中的else结构
基本语法：
for 临时变量 in 序列:
循环体
else:
当for循环正常结束后，返回的代码
3、break关键字对for…else结构的影响
str1 = 'itheima'
for i in str1:
if i == 'e':
print('遇e不打印')
break
print(i)
else:
print('循环正常结束之后执行的代码')
4、continue关键字对for…else结构的影响
str1 = 'itheima'
for i in str1:
if i == 'e':
print('遇e不打印')
continue
print(i)
else:
print('循环正常结束之后执行的代码')
难点总结
合使用，else下方缩进的代码指的是当循环正常结束之后要执行的代码。
强调：‘正常结束’，非正常结束，其else中的代码时不会执行的。（如遇到break的情况）
1、if结构（选择结构）
Python中一共有三大流程结构 => 顺序结构、选择结构、循环结构
基本语法：
if 条件判断:
执行下方的缩进代码
if 条件判断:
条件为真，执行下方的缩进代码
else:
条件为假，执行下方的缩进代码
if 条件判断1:
条件为真，执行下方的缩进代码
条件为假，则继续向下执行判断操作
elif 条件判断2:
条件为真，执行下方的缩进代码
条件为假，则继续向下执行判断操作
elif 条件判断3:
条件为真，执行下方的缩进代码
条件为假，则继续向下执行判断操作
else:
如果以上条件都不成立，则自动执行else下方缩进代码
2、综合案例：猜拳游戏开发 => if关键词
3、循环结构 => 三大流程控制语句之一，在Python代码中，有while循环和for循环两种形式
4、while循环（循环三步走）
第一步：定义计数器
第二步：编写循环条件
第三步：在循环体内部更新计数器
5、循环中退出循环两个关键词 => break和continue
break：退出整个循环结构
continue：退出当前循环继而进入下一次循环
注意：如果在while循环中，使用continue，必须在continue关键字之前更新计数器，否则进入死循环
扩展
for循环嵌套结构
1、什么是for循环嵌套
所谓的for循环嵌套其实就是一个for循环中，又嵌入了另外一个for循环结构。
2、for循环嵌套应用场景
① 复杂的循环逻辑代码
② 各种二维图形的打印，矩形、正方形、三角形等等
③ 打印九九乘法表
3、for循环嵌套基本语法
for i in 数据容器1:
for j in 数据容器2:
要循环的代码！！！
思考两个问题：
① for循环嵌套代码，内层循环一共要循环多少次？
② for循环嵌套代码，执行原理是什么样的？
代码：
# 1. 外层循环
for i in range(1, 3): # 1, 2
# 2. 内层循环
for j in range(1, 4): # 1, 2, 3
# 3. 定义要循环的代码
print('Life is Short, I Study Python!')
结论：
外层循环1次，内层循环3次 => 类比日常生活中的钟表 => 外层循环（分针）内层循环（秒针）
循环总次数 = 2 x 3 = 6
4、使用for循环打印二维图形
案例1：打印矩形
* * * * *
* * * * *
* * * * *
* * * * *
* * * * *
*（Shift + 8），*与*之间的距离可以是2个空格，一共是5行 x 5列
思路：总共是5行
① 让外层循环，循环5次，循环一次，输出一行，循环一次，输出一行。
② 外层每循环1次，内层需要循环5次，打印5个小星星 => 复合循环嵌套应用场景
代码实现
# 1. for外层循环，用于控制行数
for i in range(5):
# 2. for内层循环，用于控制列数
for j in range(5):
print('*', end=' ')
# 3. 当内层循环结束，需要打印一个换行符号
print()
案例2：打印直角三角形
*
* *
* * *
* * * *
* * * * *
一共有5行
第1行，1颗星
第2行，2颗星
第3行，3颗星
第4行，4颗星
第5行，5颗星
星与星之间相差一个\t，问以上图形代码如何实现？
思路：
一共是5行，我们可以通过for循环外层控制行数，总循环5次。
内层循环，肯定不是一个固定值，应该是一个变化值。
第1行，1颗星，外层=1的时候，内层循环1次（j取值0）
第2行，2颗星，外层=2的时候，内层循环2次（j取值0、1）
第3行，3颗星，外层=3的时候，内层循环3次（j取值0、1、2）
第4行，4颗星，外层=4的时候，内层循环4次（j取值0、1、2、3）
第5行，5颗星，外层=5的时候，内层循环5次（j取值0、1、2、3、4）
依次类推，如果第n行，n颗星，外层=n的时候，内层循环循环n次
代码：
# 1. 定义一个外层循环，循环5次
for i in range(1, 6): # 1、2、3、4、5
# 2. 定义一个内层循环，与变量i产生一定的练习，是一个变化的循环
# i = 1, for j in range(1)
# i = 2, for j in range(2) => 0、1
# i = 3, for j in range(3) => 0、1、2
for j in range(i):
print('*', end='\t')
# 3. 当内层循环结束时，输出一个换行符，换行
print()
5、使用for循环打印九九乘法表
思路：
以上九九乘法表就是刚才打印的直角三角形，所以采用for循环嵌套结构打印九九乘法表
for外层循环，循环9次 => for i in range(1, 10)
for内层循环，必须是通过一个变量进行控制
第1行，打印1个星星，i = 1，内层循环1次，for j in range(1, i+1) => for j in range(1, 2)
第2行，打印2个星星, i = 2，内层循环2次，for j in range(1, i+1) => for j in range(1, 3)
…
第8行，打印8个星星
第9行，打印9个星星
代码：
# 1. 外层控制行数，一共9行
for i in range(1, 10):
# 2. 内层控制列数，星星数，和i有关
for j in range(1, i+1):
print(f'{j} x {i} = {j * i}', end='\t')
# 3. 内层循环结束，打印一个换行符号
print()
作者：十六IT
