Python编程必学：for与while循环全面指南（附实例）388

嗨，各位编程爱好者！我是你们的中文知识博主，今天咱们要聊聊Python编程中两个基石级别的概念：`for` 循环和 `while` 循环。它们就像是编程世界的“发动机”，帮助我们自动化重复性任务，让代码更高效、更智能。无论你是刚踏入编程大门的新手，还是希望巩固基础的老兵，这篇文章都将带你从零开始，深度剖析Python的循环机制。

[python编程for和while]：代码重复执行的魔法

在日常生活中，我们经常会遇到重复做某件事的情况，比如每天早上刷牙、穿衣服。在编程世界里也一样，很多时候我们需要对一系列数据进行相同的操作，或者在特定条件满足时反复执行某段代码。这时，循环结构就派上用场了。Python主要提供了两种循环：`for` 循环和 `while` 循环，它们各有侧重，但目标都是一致的：让计算机为你完成重复性的工作。

一、for 循环：遍历的艺术

`for` 循环在Python中通常用于遍历（iterate over）序列（如列表、元组、字符串）或其他可迭代对象（如字典、集合、range对象）中的每一个元素。当你知道需要重复的次数，或者需要依次处理一个集合中的所有元素时，`for` 循环是你的首选。

1. 基本语法与工作原理

for 变量 in 可迭代对象:
# 循环体（需要重复执行的代码）
# 注意缩进！

工作原理很简单：`for` 循环会依次从“可迭代对象”中取出每一个元素，并将其赋值给“变量”，然后执行一次“循环体”中的代码。当所有元素都被取完后，循环就结束了。

2. 实例演示：遍历列表

# 遍历列表
fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
print("我喜欢的水果有：")
for fruit in fruits:
print(fruit)
# 输出：
# 我喜欢的水果有：
# 苹果
# 香蕉
# 橙子

在这个例子中，`for` 循环依次将列表 `fruits` 中的每个元素赋值给 `fruit` 变量，然后打印出来。

3. range() 函数：生成数字序列

`range()` 函数是 `for` 循环的好搭档，它用于生成一个整数序列，常用于需要固定次数循环的场景。`range()` 有三种使用方式：
`range(stop)`：生成从0到 `stop-1` 的整数序列。
`range(start, stop)`：生成从 `start` 到 `stop-1` 的整数序列。
`range(start, stop, step)`：生成从 `start` 到 `stop-1` 的整数序列，步长为 `step`。

# 使用 range(stop)
print("从0到4的数字：")
for i in range(5): # 生成 0, 1, 2, 3, 4
print(i)
# 使用 range(start, stop)
print("从2到5的数字：")
for i in range(2, 6): # 生成 2, 3, 4, 5
print(i)
# 使用 range(start, stop, step)
print("从1到10的偶数：")
for i in range(2, 11, 2): # 生成 2, 4, 6, 8, 10
print(i)

4. 遍历其他可迭代对象

`for` 循环不仅限于列表和 `range`，它能遍历所有可迭代对象：
字符串：遍历每个字符。
元组：遍历每个元素。
字典：默认遍历键（key），也可以遍历值（value）或键值对（item）。
集合：遍历每个元素。

# 遍历字符串
print("遍历字符串：")
for char in "Python":
print(char)
# 遍历字典的键
student_scores = {"张三": 95, "李四": 88, "王五": 92}
print("学生成绩：")
for name in student_scores: # 默认遍历键
print(f"{name}: {student_scores[name]}分")
# 遍历字典的值
print("所有分数：")
for score in ():
print(score)
# 遍历字典的键值对
print("学生和成绩：")
for name, score in ():
print(f"{name} 考了 {score} 分")

5. 嵌套 for 循环

在一个 `for` 循环内部再放置一个 `for` 循环，就形成了嵌套循环。这在处理二维数据（如矩阵）或需要组合不同元素时非常有用。# 打印九九乘法表
print("九九乘法表：")
for i in range(1, 10):
for j in range(1, i + 1):
print(f"{j}x{i}={i*j}\t", end="") # end="" 让输出不换行，\t 是制表符
print() # 每行结束后换行

二、while 循环：条件达成，使命必达

`while` 循环则在给定条件为真（True）时重复执行一段代码。当你不确定循环需要执行多少次，但知道循环终止的条件时，`while` 循环是更合适的选择。例如，等待用户输入直到输入特定值，或者模拟游戏直到玩家生命值为0。

1. 基本语法与工作原理

while 条件表达式:
# 循环体（需要重复执行的代码）
# 注意缩进！

工作原理：`while` 循环会首先评估“条件表达式”。如果条件为 `True`，则执行“循环体”中的代码，然后再次评估条件。这个过程会一直重复，直到“条件表达式”变为 `False` 为止。务必确保循环内部有改变条件的代码，否则可能导致无限循环！

2. 实例演示：简单计数器

# 简单计数器
count = 0
print("开始计数：")
while count < 5:
print(count)
count += 1 # 每次循环后增加 count 的值，最终使条件变为 False
print("计数结束。")
# 输出：
# 开始计数：
# 0
# 1
# 2
# 3
# 4
# 计数结束。

在这个例子中，`count < 5` 是条件表达式。每次循环，`count` 的值会增加1，直到 `count` 变为5，条件 `count < 5` 变为 `False`，循环终止。

3. 用户输入直到满足条件

# 要求用户输入 "exit" 退出
print("请输入 'exit' 退出：")
user_input = ""
while user_input != "exit":
user_input = input("请输入：")
print(f"你输入了：{user_input}")
print("程序已退出。")

这个例子展示了 `while` 循环在处理不确定次数的用户输入时的优势。

4. `while` 循环的 `else` 子句

与 `for` 循环类似，`while` 循环也可以带一个 `else` 子句。`else` 子句中的代码会在循环正常结束（即条件变为 `False` 而退出）时执行，但如果循环是通过 `break` 语句强制终止的，那么 `else` 子句将不会执行。# while-else 示例
num = 1
while num < 3:
print(f"当前数字是：{num}")
num += 1
else:
print("循环正常结束，num 不再小于 3。")
# 带有 break 的 while-else 示例
print("带有 break 的 while-else 示例：")
num_break = 1
while num_break < 5:
print(f"当前数字是：{num_break}")
if num_break == 2:
print("遇到 break，退出循环！")
break
num_break += 1
else:
print("这个不会被打印，因为循环被 break 终止了。")

三、循环控制语句：break, continue, pass

Python提供了几个关键字来更精细地控制循环的执行流程：`break`、`continue` 和 `pass`。

1. `break`：立即跳出循环

`break` 语句用于立即终止当前循环（无论是 `for` 还是 `while`），程序流程将跳到循环体后的第一行代码执行。# break 示例
print("break 示例：")
for i in range(10):
if i == 5:
print("遇到 5，跳出循环。")
break # 当 i 等于 5 时，循环立即停止
print(i)

2. `continue`：跳过本次迭代，进入下一次

`continue` 语句用于跳过当前循环的剩余代码，直接进入下一次循环的迭代。它不会终止整个循环。# continue 示例
print("continue 示例：")
for i in range(10):
if i % 2 == 0: # 如果是偶数
continue # 跳过当前循环中打印 i 的步骤
print(i) # 只会打印奇数

3. `pass`：空操作占位符

`pass` 语句是一个空操作，它不做任何事情。当你在代码中需要一个语句，但又不希望执行任何操作时，可以使用 `pass`。这在函数、类或循环的占位符中特别有用，可以避免语法错误。# pass 示例
print("pass 示例：")
for i in range(3):
if i == 1:
pass # 暂时不做任何操作，代码结构完整
else:
print(f"当前是 {i}")

四、for 与 while 的选择：何时用哪个？

理解了 `for` 和 `while` 的工作方式后，我们该如何选择呢？
选择 `for` 循环：

当你明确知道循环需要执行的次数时（例如，循环10次）。
当你需要遍历一个已知长度的序列（列表、元组、字符串、字典、集合）中的所有元素时。
当你想用 `range()` 函数生成数字序列来控制循环时。

选择 `while` 循环：

当你不确定循环需要执行多少次，但知道循环终止的条件时。
当你需要根据某个条件来重复执行代码，直到条件不再满足时（例如，等待用户输入特定值、处理文件直到文件末尾、游戏循环直到游戏结束）。
当你需要创建一个“无限循环”并在某个条件满足时使用 `break` 语句跳出时。

通常情况下，`for` 循环更加简洁和易读，因为它明确地表达了“遍历”的意图。而 `while` 循环则提供了更大的灵活性，可以处理更复杂的条件逻辑。

五、循环优化与注意事项

避免无限循环：在使用 `while` 循环时，务必确保循环条件最终会变为 `False`。否则，程序将陷入无限循环，消耗资源甚至崩溃。可以通过在循环体内修改条件变量，或者设置一个计数器来限制循环次数。
减少循环内的复杂操作：循环内部的代码会重复执行多次，因此应尽量保持简洁和高效。将不随循环变化的计算移到循环外部。
Pythonic 方式：对于简单的列表转换或过滤，Python提供了列表推导式（List Comprehensions）、字典推导式等更简洁、更高效的方式，它们通常比显式的 `for` 循环更优美。

例如，列表推导式：# 使用 for 循环生成平方数列表
squares = []
for i in range(10):
(i * i)
print(f"for 循环生成的平方数：{squares}")
# 使用列表推导式生成平方数列表（更简洁）
squares_comprehension = [i * i for i in range(10)]
print(f"列表推导式生成的平方数：{squares_comprehension}")