Python从入门到精通——3.2 循环结构

前言

首先我们需要了解以下为什么我们要使用循环结构。比如你想要对一个文字重复输出，比如输出9999编，难道你要敲9999个print()吗？这显然是不现实的，你就算复制粘贴也要很长时间。所以我们引入了循环结构，你只需要设置循环条件，以及循环结构中需要执行的操作即可。循环操作的应用面很广，可以和上一章的分支结构相结合来使用。

循环结构就是程序中控制某条或者某些指令重复执行的结构。在Pytho中有for循环和while循环两种。

图片来源：菜鸟教程

while循环

如果不知道具体的循环次数，我们可以使用while循环。while循环的核心就是条件设置，当不满足条件时就跳出循环。while循环通过一个能够产生或转换出bool值的表达式来控制循环，表达式的值为True则继续循环；表达式的值为False则结束循环。
下面我们来看一个GIF动画演示

下面先来看一个例子，利用while循环来进行求和：

可以看到，当while语句的条件满足时，将会一直进行循环操作，直到条件不满足
所以利用这个思想，我们可以进行无限循环，比如让表达式的条件始终为True

这样无限循环最后肯定会让内存爆满从而强行停止，这样是不是可以偷偷做一些事情，我也不知道是什么。可以利用CTRL+C强行退出循环

while else 语句

当while语句结束后，也就是条件表达式为False时，将会执行else后的语句

接下来我们再举一个while循环经典的例子：

上面的break关键字，可以让程序跳出循环，不仅是while循环，后面的for循环也可以跳出，但是break是只能跳出一层循环的
还有个关键字是continue，是指直接放弃当前循环后面的代码，进入下一轮循环

for循环

for循环是很强大的，可以遍历任何可迭代对象，包括一个列表或者一个范围。

上面的例子使用到了for...in语句，一般是遍历某个字符串或者列表等具有一系列单独数据的对象

for循环也可以遍历一个范围，我们一般是利用range()函数
我们先来介绍一下range()函数，我们一般用这个函数来构造一个整数范围，可以是连续的也可以是间隔的，我们先举几个例子

• range(101)：可以用来产生0到100范围的整数，需要注意的是取不到101。
• range(1, 101)：可以用来产生1到100范围的整数，相当于前面是闭区间后面是开区间。
• range(1, 101, 2)：可以用来产生1到100的奇数，其中2是步长，即每次数值递增的值。
• range(100, 0, -2)：可以用来产生100到1的偶数，其中-2是步长，即每次数字递减的值。

当我们想遍历一个列表等对象时，你可能不知道这个对象的长度，这样我们就可以结合range()和len()函数：

这里再讲一个关键字pass
这个关键字可以用到本节的循环结构中，也可以用到之后需要学习的函数中
pass是一个空语句，只是为了保持程序结构完整性，不做任何事情，一般可以理解为跳过，或者空等待。

最后再来几个练习吧

[!NOTE] 练习1： 输入一个正整数判断是不是素数。
提示：素数指的是只能被1和自身整除的大于1的整数。

from math import sqrt

num = int(input('请输入一个正整数: '))
end = int(sqrt(num))
is_prime = True
for x in range(2, end + 1):
    if num % x == 0:
        is_prime = False
        break
if is_prime and num != 1:
    print('%d是素数' % num)
else:
    print('%d不是素数' % num)

[!NOTE] 练习2：输入两个正整数，计算它们的最大公约数和最小公倍数。

x = int(input('x = '))
y = int(input('y = '))
# 如果x大于y就交换x和y的值
if x > y:
    # 通过下面的操作将y的值赋给x, 将x的值赋给y
    x, y = y, x
# 从两个数中较小的数开始做递减的循环
for factor in range(x, 0, -1):
    if x % factor == 0 and y % factor == 0:
        print('%d和%d的最大公约数是%d' % (x, y, factor))
        print('%d和%d的最小公倍数是%d' % (x, y, x * y // factor))
        break

[!NOTE] 练习3：打印如下所示的三角形图案。

*
**
***
****
*****

    *
   **
  ***
 ****
*****

    *
   ***
  *****
 *******
*********

row = int(input('请输入行数: '))
for i in range(row):
    for _ in range(i + 1):
        print('*', end='')
    print()

for i in range(row):
    for j in range(row):
        if j < row - i - 1:
            print(' ', end='')
        else:
            print('*', end='')
    print()

for i in range(row):
    for _ in range(row - i - 1):
        print(' ', end='')
    for _ in range(2 * i + 1):
        print('*', end='')
    print()

[!NOTE] 练习4：打印乘法口诀表
可以尝试左下三角和右上三角

#左上角
for i in range(1,10):

    for j in range(i,10):

        print(f"{i}*{j}={i*j}",end = '\t')

    print()

#右上角
for i in range(1,10):

    for k in range(1,i):

        print(end = '\t')

    for j in range(i,10):

        print(f"{i}*{j}={i*j}",end = '\t')

    print()
    
#左下角
for i in range(1,10):

    for j in range(1,i+1):

        print(f"{i}*{j}={i*j}",end = '\t')

    print()  
    
#右下角
for i in range(1,10):

    for k in range(9,i,-1):

        print(end = '\t')

    for j in range(1,i+1):

        print(f"{i}*{j}={i*j}",end = '\t')

    print()