Python循环结构全面解析

目录

• for-in循环
• while循环
• 循环控制语句
• break语句
• continue语句
• else子句
• 嵌套的循环结构
• 循环结构的应用
• 例子1：判断素数
• 例子2：最大公约数
• 例子3：猜数字游戏
• 分支和循环结构实战
• 例子1：100以内的素数
• 例子2：斐波那契数列
• 例子3：寻找水仙花数
• 例子4：百钱百鸡问题
• 例子5：CRAPS赌 博游戏

循环是计算机科学运算领域的用语，也是一种常见的控制流程。循环是一段在程序中只出现一次，但可能会连续执行多次的代码。循环中的代码会执行特定的次数，或者是执行到特定条件成立时结束循环，或者是针对某一集合中的所有项目都执行一次。

Python提供了两种主要的循环结构：for循环和while循环。

如果明确知道循环执行的次数，推荐使用for-in循环

for 变量 in 可迭代对象:
    # 循环体
    # 每次迭代执行这里的代码

# 遍历列表
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)
# 遍历字符串
for char in "Python":
    print(char)
# 使用range()函数
for i in range(5):  # 0到4
    print(i)
for i in range(2, 6):  # 2到5
    print(i)
for i in range(0, 10, 2):  # 0到9，步长为2
    print(i)

range函数：

• 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，相当于是左闭右开的设定，即[1, 101)。
• range(1, 101, 2)：可以用来产生1到100的奇数，其中2是步长（跨度），即每次递增的值，101取不到。
• range(100, 0, -2)：可以用来产生100到1的偶数，其中-2是步长（跨度），即每次递减的值，0取不到。

# 同时获取索引和值
for index, value in enumerate(fruits):
    print(index, value)
# 遍历字典
person = {"name": "Alice", "age": 25, "city": "New York"}
for key in person:  # 遍历键
    print(key)
for value in person.values():  # 遍历值
    print(value)
for key, value in person.items():  # 同时遍历键和值
    print(key, value)
# 并行遍历多个序列
names = ["Alice", "Bob", "Charlie"]
ages = [25, 30, 35]
for name, age in zip(names, ages):
    print(name, age)
# 循环变量命名为_
import time
for _ in range(36):
    print('hello, world')
    time.sleep(1)

如果要构造循环结构但是又不能确定循环重复的次数，推荐使用while循环。

while 条件:
    # 循环体
    # 当条件为True时执行这里的代码

# 基本while循环
count = 0
while count < 5:
    print(count)
    count += 1
# 无限循环（通常配合break使用）
while True:
    user_input = input("输入'quit'退出: ")
    if user_input == "quit":
        print(f"你输入了:{user_input},退出")
        break
    print(f"你输入了: {user_input}")

break用于完全终止循环，跳出循环体。

for i in range(10):
    if i == 5:
        break
    print(i)  # 只打印0-4

continue跳过当前迭代，直接进入下一次循环。

for i in range(10):
    if i % 2 == 0:
        continue
    print(i)  # 只打印奇数

循环可以有一个可选的else块，它在循环正常完成（即不是由break终止）时执行。

for i in range(5):
    print(i)
else:
    print("循环正常完成")
# 如果循环被break终止，else不会执行
for i in range(5):
    if i == 3:
        break
    print(i)
else:
    print("这不会被执行")

循环可以嵌套，即一个循环内部包含另一个循环。

# 打印乘法表
for i in range(1, 10):
    for j in range(1, i+1):
        print(f"{j}×{i}={i*j}", end="t")
    print()  # 换行
# 嵌套循环中的break和continue
for i in range(3):
    for j in range(3):
        if j == 1:
            break  # 只影响内层循环
        print(i, j)

要求：输入一个大于 1 的正整数，判断它是不是素数。

提示：素数指的是只能被 1 和自身整除的大于 1 的整数。例如对于正整数 n，我们可以通过在 2 到 n−1 之间寻找有没有 n 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 n−1 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 n 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
"""
num = int(input('请输入一个正整数: '))
end = int(num ** 0.5)
is_prime = True
for i in range(2, end + 1):
    if num % i == 0:
        is_prime = False
        break
if is_prime:
    print(f'{num}是素数')
else:
    print(f'{num}不是素数')

要求：输入两个大于 0 的正整数，求两个数的最大公约数。

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
"""
x = int(input('x = '))
y = int(input('y = '))
for i in range(x, 0, -1):
    if x % i == 0 and y % i == 0:
        print(f'最大公约数: {i}')
        break

要求：计算机出一个 1 到 100 之间的随机数，玩家输入自己猜的数字，计算机给出对应的提示信息“大一点”、“小一点”或“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
"""
import random
answer = random.randrange(1, 101)
counter = 0
while True:
    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.')
        break
print(f'你一共猜了{counter}次.')

说明：素数指的是只能被 1 和自身整除的正整数（不包括 1）

"""
输出100以内的素数
"""
for num in range(2, 100):
    is_prime = True
    for i in range(2, int(num ** 0.5) + 1):
        if num % i == 0:
            is_prime = False
            break
    if is_prime:
        print(num)

要求：输出斐波那契数列中的前 20 个数。

说明：斐波那契数列（Fibonacci sequence），通常也被称作黄金分割数列，是意大利数学家莱昂纳多·斐波那契（Leonardoda Fibonacci）在《计算之书》中研究理想假设条件下兔子成长率问题而引入的数列，因此这个数列也常被戏称为“兔子数列”。斐波那契数列的特点是数列的前两个数都是 1，从第三个数开始，每个数都是它前面两个数的和。按照这个规律，斐波那契数列的前 10 个数是：1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55。斐波那契数列在现代物理、准晶体结构、化学等领域都有直接的应用。

"""
输出斐波那契数列中的前20个数
"""
a, b = 0, 1
for _ in range(20):
    a, b = b, a + b
    print(a)

要求：找出 100 到 999 范围内的所有水仙花数。

提示：在数论中，水仙花数（narcissistic number）也被称为超完全数字不变数、自恋数、自幂数、阿姆斯特朗数，它是一个 N 位非负整数，其各位数字的 N 次方和刚好等于该数本身，例如： 153=13+53+33 ，所以 153 是一个水仙花数； 1634=14+64+34+44 ，所以 1634 也是一个水仙花数。对于三位数，解题的关键是将它拆分为个位、十位、百位，再判断是否满足水仙花数的要求，这一点利用 Python 中的//和%运算符其实很容易做到。

"""
找出100到999范围内的水仙花数
"""
for num in range(100, 1000):
    low = num % 10
    mid = num // 10 % 10
    high = num // 100
    if num == low ** 3 + mid ** 3 + high ** 3:
        print(num)

说明：百钱百鸡是我国古代数学家张丘建在《算经》一书中提出的数学问题：鸡翁一值钱五，鸡母一值钱三，鸡雏三值钱一。百钱买百鸡，问鸡翁、鸡母、鸡雏各几何？翻译成现代文是：公鸡 5 元一只，母鸡 3 元一只，小鸡 1 元三只，用 100 块钱买一百只鸡，问公鸡、母鸡、小鸡各有多少只？

"""
百钱百鸡问题
"""
for x in range(0, 21):
    for y in range(0, 34):
        for z in range(0, 100, 3):
            if x + y + z == 100 and 5 * x + 3 * y + z // 3 == 100:
                print(f'公鸡: {x}只, 母鸡: {y}只, 小鸡: {z}只')
"""
百钱百鸡问题2
"""
for x in range(0, 21):
    for y in range(0, 34):
        z = 100 - x - y
        if z % 3 == 0 and 5 * x + 3 * y + z // 3 == 100:
            print(f'公鸡: {x}只, 母鸡: {y}只, 小鸡: {z}只')

说明：CRAPS又称花旗骰，是美国拉斯维加斯非常受欢迎的一种的桌上赌 博游戏。该游戏使用两粒骰子，玩家通过摇两粒骰子获得点数进行游戏。简化后的规则是：玩家第一次摇骰子如果摇出了 7 点或 11 点，玩家胜；玩家第一次如果摇出 2 点、3 点或 12 点，庄家胜；玩家如果摇出其他点数则游戏继续，玩家重新摇骰子，如果玩家摇出了 7 点，庄家胜；如果玩家摇出了第一次摇的点数，玩家胜；其他点数玩家继续摇骰子，直到分出胜负。为了增加代码的趣味性，我们设定游戏开始时玩家有 1000 元的赌注，每局游戏开始之前，玩家先下 注，如果玩家获胜就可以获得对应下 注金额的奖励，如果庄家获胜，玩家就会输掉自己下 注的金额。游戏结束的条件是玩家破产（输光所有的赌注）。

"""
Craps赌博游戏
"""
import random
money = 1000
while money > 0:
    print(f'你的总资产为: {money}元')
    # 下注金额必须大于0且小于等于玩家的总资产
    while True:
        debt = int(input('请下 注: '))
        if 0 < debt <= money:
            break
    # 用两个1到6均匀分布的随机数相加模拟摇两颗色子得到的点数
    first_point = random.randrange(1, 7) + random.randrange(1, 7)

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