Python从入门到精通day06

循环结构:让程序学会"重复做事"

上一节我们学会了分支结构，让程序能根据条件“做选择”。但实际开发中，还会遇到需要“重复做事”的场景：比如每隔1秒输出一次“hello, world”持续1小时、计算1到100的总和、批量处理1000条数据……如果没有循环结构，我们就得把相同的代码写几百、几千遍，不仅麻烦还容易出错。

举个直观的例子：下面的代码能实现“输出一次hello, world并休眠1秒”，如果要持续1小时（3600秒），难道要把这两行代码复制粘贴3600遍吗？显然没人愿意这么做！

import timeprint('hello, world')time.sleep(1)

说明：这里用到了Python内置的time模块和sleep函数，后续会专门讲模块与函数，现在只需知道它能让程序“暂停”指定秒数即可。

为了解决“重复执行代码”的问题，Python提供了循环结构——把需要重复的代码写一遍，放入循环中，让程序自动重复执行。Python中构造循环主要有两种方式：for-in循环（适合明确知道循环次数的场景）和while循环（适合不确定循环次数的场景）。

for-in循环:明确循环次数时优先用

如果能提前确定循环要执行的次数（比如重复3600次、遍历1到100的整数），优先使用for-in循环。它的核心逻辑是“遍历一个可迭代对象（如范围、列表），每取一个元素就执行一次循环体”。

关键说明：和分支结构一样，for-in循环的循环体（需要重复的代码）必须通过缩进（4个空格）划分，缩进相同的语句属于同一个循环体。

基础案例：1小时内每隔1秒输出hello, world

"""每隔1秒输出一次“hello, world”，持续1小时Author: 南阳Version: 1.0"""import timefor i inrange(3600):print('hello, world')    time.sleep(1)

上面的range()是Python内置函数，专门用来构造“整数范围”，支持3种常用用法，覆盖大部分循环场景：

• range(n)：生成0到n-1的整数（左闭右开，取不到n）。例：range(5) → 0、1、2、3、4（共5个元素，循环5次）；

• range(a, b)：生成a到b-1的整数（左闭右开）。例：range(1, 101) → 1到100（共100个元素，循环100次）；

• range(a, b, step)：生成a到b-1的整数，步长为step（每次递增/递减的数值）。例：range(1, 101, 2) → 1、3、5…99（奇数）；range(100, 0, -2) → 100、98…2（偶数，step为负表示递减）。

优化技巧：不用循环变量时，用“_”命名

上面的代码中，循环变量i并没有被实际使用（只是用来控制循环次数）。按照Python编程惯例，这种情况可以把循环变量命名为_，表示“这个变量暂时用不到”，显得更专业：

"""每隔1秒输出一次“hello, world”，持续1小时Author: 南阳Version: 1.1"""import timefor _ inrange(3600):print('hello, world')    time.sleep(1)

上面的代码要执行一个小时，如果想提前结束程序，在 PyCharm 中可以点击运行窗口上的停止按钮。如果在命令提示符或终端中运行代码，可以使用组合键ctrl+c来终止程序。

下面，我们用for-in循环实现从 1 到 100 的整数求和，即  。

"""从1到100的整数求和Version: 1.0Author: 南阳"""total = 0for i inrange(1, 101):    total += iprint(total)

上面的代码中，变量total的作用是保存累加的结果。在循环的过程中，循环变量i的值会从 1 一直取到 100。对于变量i的每个取值，我们都执行了total += i，它相当于total = total + i，这条语句实现了累加操作。所以，当循环结束，我们输出变量total 的值，它的值就是从 1 累加到 100 的结果 5050。注意，print(total)这条语句前是没有缩进的，它不受for-in循环的控制，不会重复执行。

我们再来写一个从1到100偶数求和的代码，如下所示。

"""从1到100的偶数求和Version: 1.0Author: 南阳"""total = 0for i inrange(1, 101):if i % 2 == 0:        total += iprint(total)

说明：上面的for-in循环中我们使用了分支结构来判断循环变量i是不是偶数。

我们也可以修改range函数的参数，将起始值和跨度修改为2，用更为简单的代码实现从 1 到 100 的偶数求和。

"""从1到100的偶数求和Version: 1.1Author: 南阳"""total = 0for i inrange(2, 101, 2):    total += iprint(total)

当然， 更为简单的办法是使用 Python 内置的sum函数求和，这样我们连循环结构都省掉了。

"""从1到100的偶数求和Version: 1.2Author: 南阳"""print(sum(range(2, 101, 2)))

while循环:不确定循环次数时用

如果无法提前确定循环次数（比如“猜数字游戏，直到猜对才结束”“接收用户输入，直到输入‘quit’才退出”），就用while循环。它的核心逻辑是“只要条件为True，就持续执行循环体；条件为False时，终止循环”。

基本语法：

while 条件表达式:  # 条件为True时执行循环体

循环体（缩进4个空格）

下面我们用while循环来实现从 1 到 100 的整数求和，代码如下所示。

"""从1到100的整数求和Version: 1.1Author: 南阳"""total = 0i = 1while i <= 100:    total += i    i += 1print(total)

相较于for-in循环，上面的代码我们在循环开始前增加了一个变量i，我们使用这个变量来控制循环，所以while后面给出了i <= 100的条件。在while的循环体中，我们除了做累加，还需要让变量i的值递增，所以我们添加了i += 1这条语句，这样i的值就会依次取到1、2、3、……，直到 101。当i变成 101 时，while循环的条件不再成立，代码会离开while循环，此时我们输出变量total的值，它就是从 1 到 100 求和的结果 5050。

如果要实现从 1 到 100 的偶数求和，我们可以对上面的代码稍作修改。

"""从1到100的偶数求和Version: 1.3Author: 南阳"""total = 0i = 2while i <= 100:    total += i    i += 2print(total)

循环中的"控制符":break和continue

如果把while循环的条件设置为True，即让条件恒成立会怎么样呢？我们看看下面的代码，还是使用while构造循环结构，计算 1 到 100 的偶数和。

"""从1到100的偶数求和Version: 1.4Author: 南阳"""total = 0i = 2whileTrue:    total += i    i += 2if i > 100:breakprint(total) 

上面的代码中使用while True构造了一个条件恒成立的循环，也就意味着如果不做特殊处理，循环是不会结束的，这就是我们常说的“死循环”。为了在i的值超过 100 后让循环停下来，我们使用了break关键字，它的作用是终止循环结构的执行。需要注意的是，break只能终止它所在的那个循环，这一点在使用嵌套循环结构时需要引起注意，后面我们会讲到什么是嵌套的循环结构。除了break之外，还有另一个在循环结构中可以使用的关键字continue，它可以用来放弃本次循环后续的代码直接让循环进入下一轮，代码如下所示。

"""从1到100的偶数求和Version: 1.5Author: 南阳"""total = 0for i inrange(1, 101):if i % 2 != 0:continue    total += iprint(total)

说明：上面的代码使用continue关键字跳过了i是奇数的情况，只有在i是偶数的前提下，才会执行到total += i。

嵌套的循环结构

和分支结构一样，循环也可以嵌套（一个循环的循环体中包含另一个循环）。最经典的应用是“打印乘法口诀表”“遍历二维列表”等场景。

"""打印乘法口诀表Version: 1.0Author: 南阳"""for i inrange(1, 10):for j inrange(1, i + 1):print(f'{i}×{j}={i * j}', end='\t')print()

上面的代码中，for-in循环的循环体中又用到了for-in循环，外面的循环用来控制产生i行的输出，而里面的循环则用来控制在一行中输出j列。显然，里面的for-in循环的输出就是乘法口诀表中的一整行。所以在里面的循环完成时，我们用了一个print()来实现换行的效果，让下面的输出重新另起一行，最后的输出如下所示。

1×1=1    2×1=2    2×2=4    3×1=3    3×2=6    3×3=9    4×1=4    4×2=8    4×3=12    4×4=16    5×1=5    5×2=10    5×3=15    5×4=20    5×5=25    6×1=6    6×2=12    6×3=18    6×4=24    6×5=30    6×6=36    7×1=7    7×2=14    7×3=21    7×4=28    7×5=35    7×6=42    7×7=49    8×1=8    8×2=16    8×3=24    8×4=32    8×5=40    8×6=48    8×7=56    8×8=64    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

循环结构实战案例(必练)

结合分支、循环、控制符，解决3个实际问题，巩固循环的核心用法：

例子1：判断素数(质数)

需求：输入一个大于1的正整数，判断它是否为素数（只能被1和自身整除的数）。

提示：素数指的是只能被 1 和自身整除的大于 1 的整数。例如对于正整数 ，我们可以通过在 2 到  之间寻找有没有  的因子，来判断它到底是不是一个素数。当然，循环不用从 2 开始到  结束，因为对于大于 1 的正整数，因子应该都是成对出现的，所以循环到  就可以结束了。

"""输入一个大于1的正整数判断它是不是素数Version: 1.0Author: 南阳"""num = int(input('请输入一个正整数: '))end = int(num ** 0.5)is_prime = Truefor i inrange(2, end + 1):if num % i == 0:        is_prime = Falsebreakif is_prime:print(f'{num}是素数')else:print(f'{num}不是素数')

说明：上面的代码中我们用了布尔型的变量is_prime，我们先将它赋值为True，假设num是一个素数；接下来，我们在 2 到num ** 0.5的范围寻找num的因子，如果找到了num的因子，那么它一定不是素数，此时我们将is_prime赋值为False，同时使用break关键字终止循环结构；最后，我们根据is_prime的值是True还是False来给出不同的输出。

例子2：求两个数的最大公约数

需求：输入两个大于0的正整数，求它们的最大公约数（公共因子中最大的数）。

提示：两个数的最大公约数是两个数的公共因子中最大的那个数。

"""输入两个正整数求它们的最大公约数Version: 1.0Author: 南阳"""x = int(input('x = '))y = int(input('y = '))for i inrange(x, 0, -1):if x % i == 0and y % i == 0:print(f'最大公约数: {i}')break

说明：上面代码中for-in循环的循环变量值是从大到小的，这样我们找到的能够同时整除x和y的因子i，就是x和y的最大公约数，此时我们用break终止循环。如果x和y互质，那么循环会执行到i变成 1，因为 1 是所有正整数的因子，此时x和y的最大公约数就是 1。

用上面代码的找最大公约数在执行效率是有问题的。假如x的值是999999999998，y的值是999999999999，很显然两个数是互质的，最大公约数为 1。但是我们使用上面的代码，循环会重复999999999998次，这通常是难以接受的。我们可以使用欧几里得算法来找最大公约数，它能帮我们更快的得到想要的结果，代码如下所示。

"""输入两个正整数求它们的最大公约数Version: 1.1Author: 南阳"""x = int(input('x = '))y = int(input('y = '))while y % x != 0:    x, y = y % x, xprint(f'最大公约数: {x}')

说明：解决问题的方法和步骤可以称之为算法，对于同一个问题，我们可以设计出不同的算法，不同的算法在存储空间的占用和执行效率上都会存在差别，而这些差别就代表了算法的优劣。大家可以对比上面的两段待会，体会一下为什么我们说欧几里得算法是更好的选择。上面的代码中x, y = y % x, x语句表示将y % x的值赋给x，将x 原来的值赋给y。

例子3：猜数字游戏(循环+分支+随机数)

需求：计算机随机生成1-100的整数，玩家输入数字，计算机提示“大一点”“小一点”“猜对了”，如果玩家猜中了数字，计算机提示用户一共猜了多少次，游戏结束，否则游戏继续。

"""猜数字小游戏Version: 1.0Author: 南阳"""import randomanswer = random.randrange(1, 101)counter = 0whileTrue:    counter += 1    num = int(input('请输入: '))if num < answer:print('大一点.')elif num > answer:print('小一点.')else:print('猜对了.')breakprint(f'你一共猜了{counter}次.')

说明：上面的代码使用import random导入了 Python 标准库的random模块，该模块的randrange函数帮助我们生成了 1 到 100 范围的随机数（不包括 100）。变量counter用来记录循环执行的次数，也就是用户一共猜了几次，每循环一次counter的值都会加 1。

核心知识点总结

1. 循环结构的作用：让程序重复执行指定代码块，解决“重复做事”的问题；

2. 两种循环的选择：

• for-in循环：明确循环次数（如遍历范围、列表），优先用；核心是“遍历可迭代对象”；

• while循环：不确定循环次数（如猜数字、等待用户输入），用；核心是“条件控制循环”。

3. 循环控制符：

• break：终止当前所在的循环（嵌套时只影响内层）；

• continue：跳过本次循环后续代码，直接进入下一轮。

4. 关键细节：

• 循环体必须缩进（4个空格），否则会报错或逻辑异常；

• while循环务必确保“条件会变为False”或用break终止，避免死循环；

• 不用的循环变量用_命名，符合Python编程规范；

• 嵌套循环中，内层循环执行完一轮，外层循环才会进入下一轮。

至此，Python的“分支结构”和“循环结构”就全部学完了——这是Python编程的“基石”，掌握它们后，你能写出绝大多数实用小程序（如计算器、小游戏、数据处理工具等）。下一节我们会学习“函数”，让代码更简洁、可复用，继续加油！