Python循环结构(while与for)
# 1. 循环的种类
在Python中，循环一共分为两大类：while循环与for循环
while循环和for循环如何选择呢？
① 对于循环次数已知的情况，建议使用while循环
② 对于循环次数未知的情况，建议使用for循环
# 2. while 循环
# 2.1 while循环的基本语法
# ① 定义一个计数器（初始化一个计数器）
i = 0或1
# ② 编写while循环结构
while 循环条件(判断 计数器 是否达到了目标位置):
循环体1
循环体2
...
# ③ 在循环内部更新计数器
i = i + 1 或 i += 1
普及小知识：在计算机程序中，计数器大部分都是从0开始的。
总结：while循环三步走
① 初始化计数器
② 编写循环条件（判断计数器是否达到了目标位置）
③ 在循环内部更新计数器
while循环入门示例：使用while循环，循环输出100遍“Hello World”
# ① 初始化计数器
i = 0
# ② 编写循环条件（判断计数器是否达到了100）
while i < 100:
print('Hello World')
# ③ 在循环体内部更新计数器
i += 1
# 2.2 while循环的执行流程
建议使用Debug调试工具，查看while循环的运行流程。
# ① 初始化计数器
i = 0
# ② 编写循环条件（判断计数器是否达到了100）
while i < 100:
print('Hello World')
# ③ 在循环体内部更新计数器
i += 1
下断点，开始Debug调试：
① 代码都是顺序执行，首先执行到第2行，对变量i进行赋值操作，初始值为0
② 当程序遇到while循环时，首先要把我们的计数器与循环条件进行比较i < 100，如果条件成立，则进入循环内部，执行内部代码。
③ 在循环体内部，针对本次循环进行计数器更新操作 i = i + 1或 i += 1
④ 更新完毕后，把更新后的计数器与循环条件再次进行比较i < 100，如果条件成立，继续进入循环内部，执行内部代码。
...
⑤ 直到，i更新后结果为100时，再次进行循环条件判断，发现不满足，则整个while循环结束。
while循环流程图：
# 2.3 while循环示例
示例1：使用while循环求1..100的和
分析：定义一个while循环，让其可以帮助我们计算 1 + 2 + 3 + 4 + 5 ... + 100，结果：5050
大问题拆解为小问题：
① 使用while循环，循环100次
# 第一步：初始化计数器
i = 1
# 第二步：编写循环条件
while i <= 100:
print(i) # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10...
# 第三步：更新计数器的值
i += 1
② 在循环体内部，累计求和
# 第四步：定义一个变量，用于得到最终的运算结果
result = 0
# 第五步：想办法，让result = 变量i累加后的结果
③ 最终代码
# 第一步：初始化计数器
i = 1
# 第四步：定义一个result变量，用于接收累加后的结果
result = 0
# 第二步：编写循环条件
while i <= 100:
# 第五步：循环累加变量i
result += i
# 第三步：更新计数器的值
i += 1
print(f'1~100累加后的结果：{result}')
☆ 首先定义变量i和变量result，进行初始化赋值
☆ 判断变量i是否满足循环条件，如果满足循环条件，则进入到循环体内部，执行内部代码
思考：如何让变量i进行累加，然后赋予给result
result = i
第一次循环式，i = 1，result = 0，如果想获取累加的结构，则result = result + i
result = 0 + 1
计数器更新，i += 1，i变成2，然后i <= 100，继续执行循环内部代码
result = result + i 换成数值 result = 1 + 2
依次类推
result = result + i
简写
result += i
示例2：求1~100之间，所有偶数的和
什么是偶数：所谓的偶数，就是能被2整除的数字就是偶数，数学中可以使用2n来表示偶数。(Python代码 => if 数值 % 2 == 0 代表它是一个偶数)
知识点：在while循环中，我们还可以结合if进行判断。
第一步：求出1~100之间，所有的偶数
# 初始化计数器
i = 1
# 编写循环条件
while i <= 100:
# 将来写代码的位置
# 更新计数器
i += 1
第二步：在循环体中，引入if条件判断，判断变量i是否为一个偶数
# 初始化计数器
i = 1
# 编写循环条件
while i <= 100:
# 将来写代码的位置
if i % 2 == 0:
# 代表变量i是一个偶数
print(i)
# 更新计数器
i += 1
第三步：引入result变量，初始值为0，然后对第二步中得到的所有偶数进行累加
# 初始化计数器
i = 1
# 定义result，用于接收所有偶数的和
result = 0
# 编写循环条件
while i <= 100:
# 将来写代码的位置
if i % 2 == 0:
# 代表变量i是一个偶数
result += i
# 更新计数器
i += 1
print(f'1~100之间所有偶数的和：{result}')
# 2.4 编写循环式常见问题
i = 1
result = 0
while i <= 100:
if i % 2 == 0:
result += i
i += 1
print(f'1~100之间所有偶数的和：{result}')
问题的原因：在于i += 1缩进了2次，导致其和if形成了一个整体。while循环中计数器无法更新，最终导致以上代码出现了死循环。
# 2.5 循环中的break与continue
在Python循环中，经常会遇到两个常见的关键词：break 与 continue
break：代表终止整个循环结构
continue：代表中止当前本次循环，继续下一次循环
# break关键字
场景一：如果吃的过程中，吃完第三个吃饱了，则不需要再吃第4个和第5个苹果，即是吃苹果的动作停止，这里就是break控制循环流程，即终止此循环。
# 初始化计数器
i = 1
# 编写循环条件
while i <= 5:
# 当变量i == 4的时候，终止循环
if i == 4:
print('我已经吃饱了，实在吃不下了...')
break
# 正在吃第几个苹果
print(f'正在吃第{i}个苹果')
# 更新计数器
i += 1
# continue关键字
场景二：如果吃的过程中，吃到第三个吃出一个大虫子...,是不是这个苹果就不吃了，开始吃第四个苹果，这里就是continue控制循环流程，即退出当前一次循环继而执行下一次循环代码。
# 初始化计数器
i = 1
# 编写循环条件
while i <= 5:
# 当变量i == 3的时候，中止当前循环，继续下一次循环
if i == 3:
# 手工更新计数器(非常重要)
i += 1
print('吃到了一只大虫子，这个苹果不吃了...')
continue
print(f'正在吃第{i}个苹果')
# 更新计数器
i += 1
如果在使用continue的时候，不手工更新计数器会有什么后果呢？
答：会出现死循环，建议使用Debug调试工具查看
# 2.6 死循环概念
在编程中一个靠自身控制无法终止的程序称为“死循环”。
在Python中，我们也可以使用while True来模拟死循环：
while True:
print('你是风儿我是沙，缠缠绵绵到天涯')
# 2.7 while循环示例：猜数字
需求：计算机从1 ~ 10之间随机生成一个数字，然后提示输入数字，如果我们输入的数字与随机数相等，则提示恭喜你，答对了。如果输入的数字比随机数大，则提示，猜大了。反之，则提示猜小了，一共有3次机会。
分析：① 编写一个循环，循环3次。② 要从1 ~ 10之间选择一个随机数 ③ if分支判断
import random
# 第一步：定义一个计数器
i = 0
# 第四步：生成1 ~ 10之间的随机数
secretNum = random.randint(1, 10)
# 第二步：编写循环条件
while i < 3:
# 第五步：提示用户输入一个数字
userNum = int(input('请输入您猜的数字（范围1~10之间）:'))
# 第六步：判断用户输入的数字是否与随机数相等
if secretNum == userNum:
print('恭喜你，才对了')
break
elif secretNum < userNum:
print('猜大了')
elif secretNum > userNum:
print('猜小了')
# 第三步：更新计数器
i += 1
# 2.8 while循环嵌套
while嵌套很简单，六步全搞定：
第一步：定义外层循环计数器
i = 0或1
第二步：编写外层循环条件
while i < 3:
第四步：定义内层循环计数器
j = 0或1
第五步：编写内层循环条件
while j < 3:
# 核心代码
第六步：在内层循环体中更新计数器的值
j += 1
第三步：在外层循环体内部更新计数器的值
i += 1
# 循环嵌套的引入
故事梗概：有天女朋友又生气了，惩罚：说3遍“老婆大人， 我错了”，这个程序是不是循环即可？但如果女朋友说：还要刷今天晚饭的碗，这个程序怎么书写？
# 初始化计数器
i = 1
# 编写循环条件
while i <= 3:
print('老婆大人，我错了')
# 更新计数器
i += 1
print('刷今天的碗')
但如果女朋友还是生气，把这套惩罚要连续3天都执行，有如何书写程序？
# 初始化外层计数器
j = 1
# 编写外层循环条件
while j <= 3:
# 初始化计数器
i = 1
# 编写循环条件
while i <= 3:
print('老婆大人，我错了')
# 更新计数器
i += 1
print('刷今天的碗')
# 更新外层计数器
j += 1
# 循环嵌套的基本语法
编写一个简单的while循环结构
# 初始化计数器
i = 0 或 i = 1
# 编写循环条件
while i < 边界值:
循环体代码
# 更新计数器
i += 1
所谓的while嵌套循环就是在while循环的基础上，把循环体代码更换为一层while循环，就组成了while嵌套循环。
# 第一步：初始化外层循环计数器
i = 1
# 第二步：编写外层循环的条件
while i <= 3:
# 第四步：初始化内层循环计数器
j = 1
# 第五步：编写内层循环的条件
while j <= 3:
循环体代码
# 第六步：更新内层循环计数器
j += 1
# 第三步：更新外层循环计数器
i += 1
结构如下：
# 循环嵌套的执行流程
while循环嵌套执行流程口诀：在while循环嵌套的执行过程中，外层循环1次，内层循环N次。（时钟 => 分针和秒针，分针就相当于外层循环，秒针就相当于内层循环）
想具体了解while嵌套循环的执行流程，建议使用Debug调试。
循环嵌套的总次数 = 外层循环次数 * 内层循环次数
# 循环嵌套的几个示例
示例1：打印5行5列的正方形，单元格中使用*号进行填充\t进行分隔
示例代码：
# 方法一：直接print打印
# print("* * * * *")
# print("* * * * *")
# print("* * * * *")
# print("* * * * *")
# print("* * * * *")
# 方法二：使用单层while循环
# i = 1
# while i <= 5:
# print("* * * * *")
# i += 1
# 方法三：使用单层while循环 + 运算符
# i = 1
# while i <= 5:
# print("* " * 5)
# i += 1
# 方法四：使用while循环嵌套
i = 1
while i <= 5:
# print("* * * * *")
j = 1
while j <= 5:
print("* ", end='')
j += 1
# 换行
print('')
i += 1
使用Debug工具对while嵌套循环进行调试可知，在正方形示例中，外层的while主要用于控制行row信息，内层的wihle循环主要用于控制列信息col。
示例2：打印直角三角形，特征：一共有5行，第1行，有1列。第2行，有2列，第3，有3列。
分析：如果采用wihle循环嵌套，外层应该循环5次，内层循环次数有一定的规则
1 循环1次
2 循环2次
3 循环3次
4 循环4次
5 循环5次
# 定义外层循环计数器
i = 1
# 编写外层循环的循环条件
while i <= 5:
# 定义内层循环计数器
j = 1
# 编写内层循环的循环条件
while j <= 1:
print('* ', end='')
j += 1
print('')
# 更新外层循环计数器
i += 1
示例3：使用while嵌套循环打印 9 x 9乘法表
第一步：使用while嵌套循环打印9行的直角三角形
# 初始化外层循环计数器
i = 1
# 编写外层的循环条件
while i <= 9:
# 初始化内层循环计数器
j = 1
# 编写内层的循环条件
while j <= i:
print('*', end=' ')
# 更新内层循环的计数器
j += 1
print('')
# 更新外层循环计数器
i += 1
第二步：把小星星换成具体的数值
# 初始化外层循环计数器
i = 1
# 编写外层的循环条件
while i <= 9:
# 初始化内层循环计数器
j = 1
# 编写内层的循环条件
while j <= i:
print(f'{j} x {i} = {i * j}', end=' ')
# 更新内层循环的计数器
j += 1
print('')
# 更新外层循环计数器
i += 1
# 3 for 循环
# 3.1 for循环基本语法
for循环结构主要用于（序列 => 字符串、列表、元组、集合以及字典）类型数据的遍历（循环）操作。
for循环主要用于序列类型数据的循环操作（遍历操作）
另外当循环次数未知的情况，建议使用for循环。
for 临时变量 in 序列:
重复执行的代码1
重复执行的代码2
示例：使用for循环遍历字符串"hello"
str1 = 'hello'
for i in str1:
print(i)
使用Debug调试以上代码可知：for循环功能非常强大，可以自动判断序列的长度，长度为多少，则for循环就循环多少次。每次循环时，系统会自动将序列中的每个元素赋值给变量i，赋值完成后，for循环内部会自动更新计数器，向后移动一位，继续循环，直至元素全部循环结束。
# 3.2 range方法（函数）
Python2 range() 函数返回的是列表，而在Python3中 range() 函数返回的是一个可迭代对象（类型是对象），而不是列表类型， 所以打印的时候不会打印列表。（由于我们还未学习面向对象，为了方便大家理解，你可以简单的将其理解为一个序列结构）
主要作用：用于生成一段连续的内容，从0到9
基本语法：
range(stop)
range(start, stop[, step])
start: 计数从 start 开始。默认是从 0 开始。例如range（5）等价于range（0， 5）;
stop: 计数到 stop 结束，但不包括 stop。例如：range（0，5） 是 [0, 1, 2, 3, 4] 没有 5
step：步长，默认为1。例如：range（0，5） 等价于 range(0, 5, 1)
range有一个口诀：只顾头不顾尾，包含头部信息，但是不包含尾部信息，如range(10)，则返回0~9之间的序列，又比如range(0, 5)代表返回0 ~ 4之间的序列。
示例：for循环与range方法，使用for循环，循环5次
for i in range(5):
print(i)
# 3.3 for循环示例
示例1：使用for循环，求1 ~ 100的和
# 定义一个变量，用于接收1~100的和
result = 0
# 从1开始循环，循环100次
for i in range(1, 101):
result += i
print(f'1~100的和为{result}')
示例2：使用for循环，求1 ~ 100之间所有偶数的和
# 定义一个变量，用于接收1~100之间所有偶数的和
result = 0
# 从1开始循环，循环100次
for i in range(1, 101):
if i % 2 == 0:
result += i
print(f'1~100之间所有偶数的和为{result}')
# 3.4 循环中的break和continue
在循环结构中存在两个关键字：break和continue
break：主要功能是终止整个循环
示例：遇到字符'e'，则终止整个循环
str1 = 'hello'
for i in str1:
if i == 'e':
break
print(i)
continue：主要功能是中止当前循环，继续下一次循环
示例：遇到字符'e'，跳过循环，继续下一次循环
str1 = 'hello'
for i in str1:
if i == 'e':
continue
print(i)
# 3.5 综合示例：使用for循环实现用户名+密码认证
示例：用for循环实现用户登录
① 输入用户名和密码
② 判断用户名和密码是否正确（username='admin'，password='admin888'）
③ 登录仅有三次机会，超过3次会报错
分析：用户登陆情况有3种:
① 用户名错误(此时便无需判断密码是否正确) -- 登陆失败
② 用户名正确 密码错误 --登陆失败
③ 用户名正确 密码正确 --登陆成功
# 定义变量，用于记录登录次数
trycount = 0
# 循环3次，因为超过3次就会报错
for i in range(3):
# 更新登录次数
trycount += 1
# 提示用户输入账号与密码
username = input('请输入您的登录账号：')
password = input('请输入您的登录密码：')
# 判断用户名是否正确
if username == 'admin':
# 判断密码是否正确
if password == 'admin888':
print('恭喜你，登录成功')
break
else:
print('密码错误')
print(f'您还有{3 - trycount}次输入机会')
else:
print('用户名错误')
print(f'您还有{3 - trycount}次输入机会')
# 3.6 for循环嵌套
所谓for循环嵌套，就是一个for循环里面嵌套另外一个for循环的写法。
当循环结构相互嵌套时，位于外层的循环结构常简称为外层循环或外循环，位于内层的循环结构常简称为内层循环或内循环。
基本语法：
# 外层循环
for i in 序列1:
# 内层循环
for j in 序列2:
循环体
示例：使用for循环嵌套实现打印九九乘法表
分析：外层循环主要用于控制循环的行数，内层循环用于控制列数
for i in range(1, 10):
for j in range(1, i+1):
print(f'{j} x {i} = {i * j}', end=' ')
# 打印换行符
print('')
# 4. while循环与for循环中的else结构
# 4.1 为什么需要在while循环中添加else结构
循环可以和else配合使用，else下方缩进的代码指的是当循环正常结束之后要执行的代码。
强调：'正常结束'，非正常结束，其else中的代码时不会执行的。（如遇到break的情况）
# 4.2 while循环中else的基本语法
需求：女朋友生气了，要惩罚：连续说5遍“老婆大人，我错了”，如果道歉正常完毕后女朋友就原谅我了，这个程序怎么写？
# 初始化计数器
i = 0
# 编写循环条件
while i < 5:
print('老婆大人，我错了')
# 更新计数器
i += 1
# 循环结束后，女朋友就原谅我了
print('好开森，女朋友原谅我了...')
思考： 这个print是不是没有循环也能执行？那我们应该如何解决呢？
答：使用while...else结构
# 初始化计数器
i = 0
# 编写循环条件
while i < 5:
print('老婆大人，我错了')
# 更新计数器
i += 1
# 循环结束后，女朋友就原谅我了
else:
print('好开森，女朋友原谅我了...')
# 4.3 break关键字对while...else结构的影响
需求：女朋友生气，要求道歉5遍：老婆大人，我错了。道歉到第三遍的时候，媳妇埋怨这一遍说的不真诚，是不是就是要退出循环了？这个退出有两种可能性：
① 更生气，不打算原谅，也不需要道歉了，程序如何书写？
② 只一遍不真诚，可以忍受，继续下一遍道歉，程序如何书写？
# 初始化计数器
i = 0
# 编写循环条件
while i < 5:
if i == 2:
print('这遍说的不够真诚')
break
print('老婆大人，我错了')
# 更新计数器
i += 1
# 循环结束后，女朋友就原谅我了
else:
print('好开森，女朋友原谅我了...')
由运行结果可知，如果我们在while循环中，使用了break，一旦break语句执行了，则else语句则不会输出。
# 4.4 continue关键字对while...else结构的影响
# 初始化计数器
i = 0
# 编写循环条件
while i < 5:
if i == 2:
i += 1
print('这遍说的不够真诚')
continue
print('老婆大人，我错了')
# 更新计数器
i += 1
# 循环结束后，女朋友就原谅我了
else:
print('好开森，女朋友原谅我了...')
# 4.5 for循环结构中的else结构
基本语法：
for 临时变量 in 序列:
循环体
else:
当for循环正常结束后，返回的代码
# 4.6 break关键字对for...else结构的影响
str1 = 'hello'
for i in str1:
if i == 'e':
print('遇e不打印')
break
print(i)
else:
print('循环正常结束之后执行的代码')
# 4.7 continue关键字对for...else结构的影响
str1 = 'hello'
for i in str1:
if i == 'e':
print('遇e不打印')
continue
print(i)
else:
print('循环正常结束之后执行的代码')