【python基础知识】5.for循环和while循环

前言

上一关，我们学习了两种新的数据类型：列表和字典。

这一关，我们要学习的主题是【循环】。循环的意思是：把一件事重复执行很多遍。

每个人的生活和工作都充满了循环，很多时候，循环意味着重复和枯燥。比如你要手动输入200个员工的个人信息，比如她要一遍一遍地给不认真的人费劲口舌解释同样的事情，又比如他一成不变、如同一潭死水般的生活。

一成不变的生活终归需要你自己去打破循环，但工作的事，就大可让计算机帮一帮我们了。与人类不同，计算机不怕苦也不怕累，无聊的事情可以重复上千遍，只要能追寻到你想要的答案。

这恰恰就是编程解放人类的地方。比如你需要下载很多很多张图片，本来你是要手动操作的，而计算机通过【循环】，就可以依照某些规则，帮你一张一张地下载图片，你在一旁歇着就好。计算机干重复性的工作比你拿手。

再比如作为运营，可能需要去解散很多的用户群，本来要一个一个手动点击，而计算机通过【循环】，就可以依照某些规则，帮人一个一个解散。计算机干重复性的工作比你省力。

现在你再看“循环”这两个字，是不是跟开始不太一样了？

为什么计算机就特别擅长做重复性工作呢？注意，是“超擅长、速度超快”，而不只是“能干活、不抱怨”。

究其原理，其实是因为代码中的【循环语句】，让计算机能够重复性地、自动地执行指令。

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要实现“重复、自动地执行代码”，有两种循环语句可供我们选择使用：一种是for…in…循环语句，另一种是while循环语句。

“循环”在计算机中是非常重要，是最基础的编程知识，为了讲解得更加清楚，我们将循环这一章节分成了上下两关。这一关，我们将对两种循环语句形成初步的了解，并学会简单的应用。

话不多说，我们先一起来看看第一种循环的方式：for…in…循环，它也被简称为for循环。

for…in…循环语句

还记得前一关里，班主任点名的例子吗？本来要重复50次才能完成的任务，最后变成了3行代码。

student = ['党志文', '浦欣然', '罗鸿朗', '姜信然', '居俊德', '宿鸿福', '张成和', '林景辉', '戴英华', '马鸿宝', '郑翰音', '厉和煦', '钟英纵', '卢信然', '任正真', '翟彭勃', '蒋华清', '双英朗', '金文柏', '饶永思', '堵宏盛', '濮嘉澍', '戈睿慈', '邰子默', '于斯年', '扈元驹', '厍良工', '甘锐泽', '姚兴怀', '殳英杰', '吴鸿福', '王永年', '宫锐泽', '黎兴发', '朱乐贤', '关乐童', '养永寿', '养承嗣', '贾康成', '韩修齐', '彭凯凯', '白天干', '瞿学义', '那同济', '衡星文', '公兴怀', '宫嘉熙', '牧乐邦', '温彭祖', '桂永怡']
for i in student:
    print(i+'在不在？')

这里的第2-3行就是for循环。

先看一段最简单的for循环代码，了解它的格式：

来，先运行一下图中的示例代码。

for i in [1,2,3,4,5]:
   print(i)

运行结果：

1
2
3
4
5

终端上依次出现了列表里的所有数字，对吧？我们用大白话来打个比方，以便更好地理解这段代码的意义：

for i in [1,2,3,4,5]:
   print(i)

#有一群数字在排队办业务，也就是列表[1,2,3,4,5]
#它们中的每一个被叫到号的时候(for i in)，就轮流进去一个空房间办业务
#每一个数字进去房间之后，都对计算机说：“喂，我要办这个业务：帮忙把我自己打印出来”，也就是print(i)
#然后计算机忠实的为每一个数字提供了打印服务，将1,2,3,4,5都打印在了屏幕上

for循环的3个要点即是:1.空房间；2.一群等着办业务的人；3.业务流程

我们一个一个来看：

for循环：空房间

for i in [1,2,3,4,5]:  #i是“空房间”
   print(i)

空房间的学名叫【元素】（item），你可以把它当成是一个变量。那么首先，我们需要给房间取一个名字，也就是“变量名”。

为什么我总是用i？因为英文是item，所以i是常用名嘛。但其实你给这个房间取什么名字都行。

来，直接运行一下代码试试。

for i in [1,2]:
    print(i)

for number in [1,2]:
    print(number)

for LOVE in [1,2]:
    print(LOVE)

运行结果：

1
2
1
2
1
2

是不是三种结果都一样？这就对啦，不必拘束姓名。

在for循环结束之后，我们还能使用这个房间，不过这时候房间里的人是谁呢？请运行代码体验一下：

for i in [1,2,3,4,5]:
    print(i)

print('事情全部办完了！现在留在空房间里的人是谁？')
print(i)

运行结果：

1
2
3
4
5
事情全部办完了！现在留在空房间里的人是谁？
5

原来，业务结束之后，最后一个走进去的5留在了房间里，被打印了出来。

搞清楚了什么是“空房间”，我们再看看下一个要点：

for循环：一群排队办业务的人

我们刚刚看到的“一群排队办业务的人”，都是以列表的形式出现：[1,2,3,4,5]。还有哪些数据类型也属于“一群排队办业务的人”呢？

我觉得你已经猜到了，就是字典。来直接体验一下代码运行效果：

dict = {
    
    '日本':'东京','英国':'伦敦','法国':'巴黎'}

for i in dict:
    print(i)

运行结果：

日本
英国
法国

我们用print(i)把“空房间”i打印了出来，发现i会逐个接待字典中的每一个【键】。

那什么不属于“一群排队办业务的人”呢？请你猜一猜：

请问以下哪个选项的数据不能放在for i in a:循环中？

A.a =[1,3,50,9]
B.a=5
C.a ={‘师父’:‘唐僧’,‘大师兄’:‘孙悟空’,‘二师兄’:‘猪八戒’,‘三师弟’:‘沙和尚’}
D.a=‘吴承恩’

答案是：B
字典、列表和字符串’吴承恩’都是一群排队办业务的人，但a = 5并不是。

哈哈，是不是做题时有点犹豫，看到答案后有些疑惑：为什么’吴承恩’也可以？

不要怀疑，字符串也属于“一群排队办业务的人”。打个比方，'吴承恩’三个字就像一家三口，但走进空房间办业务时，这家人是可以一个一个进去的。来试试吧。

for i in '吴承恩':
    print(i)

运行结果：

吴
承
恩

而整数、浮点数是不属于“一群排队办业务的人”的，如果把它们放在for循环里，代码会报错。

请你体验一下报错的代码，遇到报错后，可以把代码修改成正确的（把a和b都变为字符串类型即可），或者直接跳过。

a = 100
b = 0.01

for i in a:
    print(i)

for i in b:
    print(i)

现在我们理解了：列表，字典，字符串都可以是“一群排队办业务的人”。

for i in [1,2,3,4,5]:  
   print(i)

还是这段代码，代码的运行结果你应该已经了然于心，是1,2,3,4,5依次出现。也就是说，当这一群排队的人依次序走进空房间，每个人都会把业务办完。

这个过程，在Python中的学名就叫做【遍历】。

其实，遍历这个词在古代汉语中就已经出现过了：

只不过古人是遍历名山大川，一一寻访学问；而Python是遍历数据结构（列表、字典等），一一访问其中的数据。

除了列表，字典，字符串三种数据类型，我们还可以遍历其他的数据集合。比如和for循环常常一起搭配使用的：range() 函数。

range()函数

# 请直接运行代码
for i in range(3):
    print(i)

运行结果：

0
1
2

运行后，你看到了整数0，1，2，是不是？使用range(x)函数，就可以生成一个从0到x-1的整数序列。

它还有更多用法，再来看这段代码，并运行：

for i in range(13,17):
    print(i)

运行结果：

13
14
15
16

使用range(a,b) 函数，你可以生成了一个【取头不取尾】的整数序列。

你可能会想问，我没事儿取这些整数出来干嘛？嗯，这是个好问题。再来看一段代码，并运行：

for i in range(1,10):
    for j in range(1,10):
        print(str(i)+'*'+str(j)+'='+str(i*j))
print('我很棒')

运行结果：

1*1=1
1*2=2
1*3=3
1*4=4
1*5=5
1*6=6
1*7=7
1*8=8
1*9=9
2*1=2
2*2=4
2*3=6
2*4=8
2*5=10
2*6=12
2*7=14
2*8=16
2*9=18
3*1=3
3*2=6
3*3=9
3*4=12
3*5=15
3*6=18
3*7=21
3*8=24
3*9=27
4*1=4
4*2=8
4*3=12
4*4=16
4*5=20
4*6=24
4*7=28
4*8=32
4*9=36
5*1=5
5*2=10
5*3=15
5*4=20
5*5=25
5*6=30
5*7=35
5*8=40
5*9=45
6*1=6
6*2=12
6*3=18
6*4=24
6*5=30
6*6=36
6*7=42
6*8=48
6*9=54
7*1=7
7*2=14
7*3=21
7*4=28
7*5=35
7*6=42
7*7=49
7*8=56
7*9=63
8*1=8
8*2=16
8*3=24
8*4=32
8*5=40
8*6=48
8*7=56
8*8=64
8*9=72
9*1=9
9*2=18
9*3=27
9*4=36
9*5=45
9*6=54
9*7=63
9*8=72
9*9=81
我很棒

重要的事情说三遍，哈哈。像这样，有了range()函数之后，当你想把一段代码固定重复n次时，就可以直接使用for i in range(n)解决问题。

来练习一下：如果你要重复打印“书桓走的第n天，想他”，n为0到10，你会怎么写？

参考答案：

for i in range(11):
    print('书恒走的第'+str(i)+'天，想他')

运行结果：

书桓走的第0天，想他
书桓走的第1天，想他
书桓走的第2天，想他
书桓走的第3天，想他
书桓走的第4天，想他
书桓走的第5天，想他
书桓走的第6天，想他
书桓走的第7天，想他
书桓走的第8天，想他
书桓走的第9天，想他
书桓走的第10天，想他

你做对了吗？

range()函数还有一种用法，我们来直接运行体验一下：

for i in range(0,10,3):
    print(i)

运行结果：

0
3
6
9

你观察出规律了么？这里range(0,10,3)的意思是：从0数到9（取头不取尾），步长为3。

好啦，我们来实战一下：请你用for循环完成1到100的整数分别乘以5的计算，并打印出来，效果就像这样：

5
10
15
20
……（中间过程省略）
490
495
500

你会怎么写出for循环代码呢？

开始写代码前，我们要先创建一个从1到100的整数列表，请问写法正确的是？

range(1,101 )

没错！range(1,101 )表示从1-100的整数列表，不包括101。
请开始写代码吧：

参考答案：

for i in range(1,101):
    print(i*5)

我们最后来理解一下for循环的第三个要点：

for循环：办事流程

我们以下面的代码为例：

for i in [1,2,3,4,5]:
​    print(i*5)

这两行代码中，in表示从“一群排队办业务的人”（字符串、列表、字典等）中依次取值，这个刚才我们已经学过了。

在循环的过程中，“一群排队办业务的人”会被依次取出，然后走进房间i去办理业务。

但办事流程呢？在这里流程很简单，都是print(i*5)。然后在i=1的情况下，执行一遍流程；在i=2的情况下，再执行一遍流程……一直执行到i=5，也就把这群人的事情全部办完了：

“办事流程”的学名是【for子句】。格式是【冒号】后另起一行，【缩进】写命令。

格式对于编程来说是一件再怎么强调也不为过的“小事”，所以在这里我们再强调一下for循环的格式：

到这里，你已经掌握for循环的基本语法了，我们再做一些练习。

假设你要做大采购，让小明买醋，小红买油，小白买盐，小张买米；我们先把这堆事情写成一个字典：d = {‘小明’:‘醋’,‘小红’:‘油’,‘小白’:‘盐’,‘小张’:‘米’}

如果我们把这四个人要买的东西依次print出来，要写4句print语句：

d={
    
    '小明':'醋','小红':'油','小白':'盐','小张':'米'}
print(d['小明'])
print(d['小红'])
print(d['小白'])
print(d['小张'])

请你来动手用for循环代替以上重复性代码，并起到同样的效果。

参考答案：

#请直接运行代码
d = {
    
    '小明':'醋','小红':'油','小白':'盐','小张':'米'}

for i in d:
    print(d[i])

你做对了吗？如果有点不确定，可以回头补一补上一关“字典”的相关知识。

到这里，for循环的3个要点都讲解完毕：

好了，我们学完了for循环，我们来看看另一种循环方式。

while循环

先来看看while循环长啥样：

你猜一猜，图中代码的运行结果会是怎么样的呢？

#请直接运行代码
a = 0
while a < 5:
    a = a + 1
    print(a)

运行结果：

1
2
3
4
5

还是1,2,3,4,5依次出现，对吧？我们也用大白话去解释一下这段代码。

和for循环语句不同，while语句没有“空房间”，也不是“把一群排队办业务的人做完”。它是“在一定的条件下”，“按照流程办事”。

a = 0                #先定义变量a，并赋值
while a < 5:         #设定一个放行条件：a要小于5，才能办事
    a = a + 1  # 满足条件时，就办事：将a+1
    print(a)   # 继续办事：将a+1的结果打印出来 

很明显，while循环有2个要点：1.放行条件；2.办事流程。咱们先看第一个。

while循环：放行条件

while在英文中表示“当”，while后面跟的是一个条件。当条件被满足时，就会循环执行while内部的代码（while子句）。

所以while循环本质上像是一个哨卡：只要事情符合条件，那就一遍又一遍的“按流程办事”。

就像在上面的例题中，只要a<5这个条件成立，就不停地办事（把a+1的结果打印出来），直到条件不成立，办事流程就停止。

a = 0
while a < 5:
    a = a + 1
    print(a)

同样，while语句也要注意代码规范：

和for循环一样，冒号和内部代码的缩进都是必不可少的。╭(╯^╰)╮写不规范的话计算机又给你报错，然后你又卡在莫名其妙的地方很久噢…

下面，我们用一个好玩儿的案例来说明while的具体用法，不晓得同学们有没有看过金庸的武侠小说《神雕侠侣》？

小说里的主角小龙女（古墓派掌门人）自小在终南山上的古墓里生活。这个门派有个规定，除非有男人愿意为掌门人死，否则掌门人永远不能出墓门半步。

在Python中，这个故事的逻辑就被翻译成：当（while）没有男人愿意为小龙女去死的时候，小龙女要一直一直一直生活在古墓里，这就是一种循环。只有当条件（没有男人愿意为小龙女去死）为假的时候，就可以打破循环，小龙女就能出古墓下山了。

这段代码我先写出来，你看看~

man = ''  # 注：''代表空字符串
while man != '有':  #注：!=代表不等于
​    man = input('有没有愿意为小龙女死的男人？没有的话就不能出古墓。')
print('小龙女可以出古墓门下山啦~')

第1行代码：定义了变量man为空的字符串。使用变量前要先定义变量并为变量赋值，下面我们还会继续用到变量man。

第2行代码：while后面有一个条件，当这个条件被满足时，即man != '有’时，放行、办事。开始执行循环内部代码，即第3行的代码，开始询问。

第3行代码：询问现在有男人愿意为小龙女死吗？输入完信息后，回到第2行代码，重新判断条件真假。直到条件被判断为假，即man == ‘有’，while循环才结束。

第4行代码：while 循环结束后的代码，也是循环外部的代码。因为当有男人愿意为小龙女死的时候，while 后面的条件就为假，此时，程序会结束循环，去运行第4行代码。

我们来运行一下好了，同样需要你输入内容。你可以先随便输入几个数据，只要你输入的不是有，代码就会一直循环；直到你输入有，循环会结束。

man = ''  # 注：这个''代表空字符串
while man != '有':
    man = input('有没有愿意为小龙女死的男人？没有的话就不能出古墓。')
print('小龙女可以出古墓门下山啦~')

运行结果：

有没有愿意为小龙女死的男人？没有的话就不能出古墓。1
有没有愿意为小龙女死的男人？没有的话就不能出古墓。hah
有没有愿意为小龙女死的男人？没有的话就不能出古墓。没有
有没有愿意为小龙女死的男人？没有的话就不能出古墓。有
小龙女可以出古墓门下山啦~

幸运的是，小说的男主角杨过在因缘际会下，来到了活死人墓，和小龙女互生情愫。杨过对小龙女用情很深，愿意为她而死，所以满足了师门的规定，小龙女就可以出古墓下山了。

好了，你感受过了while循环的逻辑之后，现在我想请你自己动手练一练。放心，没那么难，有疑问的话看看小龙女的例题。

这个画风突变的故事是这样的：你家的大门是密码门，密码是你的生日816。当输入密码错误的时候，会提示“请尝试输入密码：”。直到密码输入正确，就会提示“欢迎回家！”。

终端的运行效果应该差不多长这样：

请尝试输入密码：
123
请尝试输入密码：
456
请尝试输入密码：
789
请尝试输入密码：
……（中间过程省略）
816
欢迎回家！

请你补全这段代码吧：

怎么样，写出来了吗？
参考答案是这样的：

password = ''  # 变量password用来保存输入的密码

while password != '816':
    password = input('请尝试输入密码：')

print('欢迎回家！')

那什么，或许你会有小小的疑惑（很可能也没注意到），816到底是谁的生日？偷偷告诉你，是95版《神雕侠侣》女主角李若彤的生日，永远的小龙女。

好啦，言归正传。我们再看看while循环的第二个要点：办事流程。

while循环：办事流程

while循环，在满足条件的时候，会一轮又一轮地循环执行代码。

我们来做道选择题，请看代码回答问题：

a = 0

while a < 5:
​    a = a + 1
print(a)

请问终端运行的结果是啥？

Bingo！答对啦，a从0开始，每次循环都加1，当a被加到5的时候，就不会满足循环的条件哨卡就不会通过，于是循环就会结束。最后打印a，也就是5.

这道题跟一开始的例题非常相似，唯一的区别在于print(a)有没有缩进。

# 之前的例题
a = 0

while a < 5:
​    a = a + 1
    print(a)

# 本题
a = 0

while a < 5:
​    a = a + 1
print(a)

有缩进的时候，print(a)也是循环中的“办事流程”，会将数字逐一打印。没有缩进的时候，循环中的“办事流程”就只有做加法，print(a)也就只会打印循环结束时的最后一个数字。

稍微有点费事是不？我们来做一下分解，看看每一行代码的含义：

a = 0  # 定义了一个变量a

while a < 5:  # 当a小于5的时候，就自动执行后续缩进部分的语句
    print('现在a的值是：' + str(a)) #加一个print看看现在的a是多少
    a = a + 1  # 每执行一次循环，变量a的值都加1
    print('加1后a的值是：' + str(a)) #加一个print看看加1后的a是多少
print(a)

可以看到，最后一轮循环的时候a=4，然后最后a的值被加1后等于5：

所以，缩进后的【while子句】才是会被循环执行的“办事流程”，这一点，你应该差不多明白了吧~

那，我们再来做一个小练习。

之前，我们用for循环解过“1到100分别乘以5”的题目：

for i in range(1,101):
    print(i*5)

如果现在用while循环，应该怎么写呢？你来试试看。

参考答案：

i = 1
while i<101 :
    print (i*5)
    i = i+1

到这里，for循环和while循环的知识就都学完了~

for循环和while循环都可以帮我们完成重复性的劳动，那到底两个循环有什么区别，什么时候用for什么时候用while呢？让我们来对比一下。

两种循环对比

for循环和while循环最大的区别在于【循环的工作量是否确定】，for循环就像空房间依次办理业务，直到把【所有工作做完】才下班。但while循环就像哨卡放行，【满足条件就一直工作】，直到不满足条件就关闭哨卡。

所以说，当我们【工作量确定】的时候，我们就可以让for循环来完成重复性工作。反之，要【工作量不确定时】可以让while循环来工作：

# 适合用for...in...循环
for i in '神雕侠侣':
​     print(i)

# 适合用while循环
password = ''
while password != '816':
​     password = input('请尝试输入密码：')

要把字符串’神雕侠侣’拆成一个个字符打印出来，这件事【工作量确定】，适合用for循环。

而对于“输入密码，判断输入的密码是否正确”这件事，我们并不知道要判断几遍才能得到正确密码，所以【工作量不确定】，适合用while循环。

不过有一种情况for循环和while循环都可以解决问题，那就是【把一件事情做N遍】：

# 直接运行代码即可

#用for循环把诗句打印3遍
for i in range(3) :
    print('明日复明日，明日何其多。')

#用while循环把诗句打印3遍
j = 0
while j<3 :
    
    print ('明日何其多，明日何其多。')
    j =j+1

你会看到，两者都能做。不过for循环的代码相对更简洁一些。

让我们总结一下什么时候用for什么时候用while：

好啦，到目前为止，最基础的知识，我们就讲完了。来到这一关的尾声，想说一说“循环”。

正如开头所说，计算机能帮我们做的，是许许多多繁杂重复的工作。当计算机为我们解放双手，这平凡的日子就空出了一些时间。

这些时间，你会用来做什么呢？

曾有一段日子，我选择让自己的思想任意驰骋，想看看哪里是我的边缘。

后来，我用那些多出来的时间回归生活，学习陪伴家人，学习表达我的珍惜。

而此时，此地，此刻的每一个你，就是现在的我，为这些时间所做出的选择。

路还长着呢，我们下一关再会。