Python While循环

什么是While循环？

While循环是Python中的一个控制流语句，它允许我们重复执行一段代码，只要给定的条件保持为真。当我们不确定需要循环多少次，而是希望根据特定条件来决定循环的终止时，While循环特别有用。

While循环的基本结构如下：

python

while 条件:
    # 当条件为真时执行的代码块

只要条件评估为True，循环内的代码就会一直执行。一旦条件变为False，程序将继续执行循环后的代码。

While循环的基本语法

让我们来看一个简单的例子：

python

# 基本while循环示例
count = 0
while count < 5:
    print(f"当前计数：{count}")
    count += 1  # 增加count的值

输出：

当前计数：0
当前计数：1
当前计数：2
当前计数：3
当前计数：4

在这个例子中：

1. 我们初始化了一个变量count为0
2. While循环会检查条件count < 5
3. 如果条件为真，执行循环体内的代码
4. 循环体内我们打印当前计数值，并将count增加1
5. 当count等于5时，条件count < 5变为假，循环终止

警告

如果你不修改用于条件检查的变量或状态，可能会导致无限循环。例如，如果上面的例子中去掉了count += 1这一行，循环将永远不会结束！

While循环的流程控制

break语句

break语句用于立即退出循环，不再执行循环中的后续代码：

python

# 使用break提前退出循环
count = 0
while count < 10:
    print(f"当前计数：{count}")
    if count == 5:
        print("达到5，退出循环")
        break  # 立即退出循环
    count += 1

输出：

当前计数：0
当前计数：1
当前计数：2
当前计数：3
当前计数：4
当前计数：5
达到5，退出循环

continue语句

continue语句用于跳过当前循环的剩余部分，直接进入下一次循环：

python

# 使用continue跳过某些迭代
count = 0
while count < 5:
    count += 1
    if count == 3:
        print("跳过3")
        continue  # 跳过当前循环的剩余部分
    print(f"当前计数：{count}")

输出：

当前计数：1
当前计数：2
跳过3
当前计数：4
当前计数：5

else子句

Python的while循环可以有一个可选的else子句，它会在循环条件变为false时执行（注意：如果循环被break语句终止，则else子句不会执行）：

python

# 带else子句的while循环
count = 0
while count < 3:
    print(f"当前计数：{count}")
    count += 1
else:
    print("循环正常结束")

输出：

当前计数：0
当前计数：1
当前计数：2
循环正常结束

与break语句结合：

python

# else子句与break的交互
count = 0
while count < 3:
    print(f"当前计数：{count}")
    if count == 1:
        print("提前退出")
        break
    count += 1
else:
    print("这条消息不会显示，因为循环被break终止了")

输出：

当前计数：0
当前计数：1
提前退出

无限循环

有时我们需要创建一个持续运行的循环，直到满足某个特定条件。这被称为无限循环，可以通过while True实现：

python

# 无限循环示例
count = 0
while True:
    print(f"当前计数：{count}")
    count += 1
    if count >= 5:
        print("达到5，退出循环")
        break  # 必须使用break来退出无限循环

输出：

当前计数：0
当前计数：1
当前计数：2
当前计数：3
当前计数：4
达到5，退出循环

注意

创建无限循环时，务必确保有某种方式可以退出循环（通常使用break语句），否则程序将永远运行下去。

嵌套While循环

While循环可以嵌套在其他循环内：

python

# 嵌套while循环示例
outer_count = 1
while outer_count <= 3:
    print(f"外层循环：{outer_count}")
    inner_count = 1
    while inner_count <= 2:
        print(f"  内层循环：{inner_count}")
        inner_count += 1
    outer_count += 1

输出：

外层循环：1
  内层循环：1
  内层循环：2
外层循环：2
  内层循环：1
  内层循环：2
外层循环：3
  内层循环：1
  内层循环：2

实际应用案例

案例1：猜数字游戏

以下是一个简单的猜数字游戏，展示了while循环的实际应用：

python

import random

# 生成一个1到100之间的随机数
secret_number = random.randint(1, 100)
attempts = 0
max_attempts = 10

print("欢迎来到猜数字游戏！")
print(f"我想了一个1到100之间的数字，你有{max_attempts}次机会猜出它。")

while attempts < max_attempts:
    try:
        guess = int(input("请猜一个数字: "))
        attempts += 1
        
        if guess < secret_number:
            print("太小了！再试一次。")
        elif guess > secret_number:
            print("太大了！再试一次。")
        else:
            print(f"恭喜你！你用了{attempts}次猜中了数字{secret_number}！")
            break
            
        print(f"你还剩{max_attempts - attempts}次机会。")
        
    except ValueError:
        print("请输入有效的数字！")

if attempts == max_attempts and guess != secret_number:
    print(f"对不起，你用完了所有{max_attempts}次机会。正确答案是{secret_number}。")

案例2：简单的菜单系统

以下是一个使用while循环实现的简单菜单系统：

python

def display_menu():
    print("\n==== 简易计算器 ====")
    print("1. 加法")
    print("2. 减法")
    print("3. 乘法")
    print("4. 除法")
    print("0. 退出")
    print("==================")

running = True
while running:
    display_menu()
    choice = input("请输入你的选择 (0-4): ")
    
    if choice == '0':
        print("谢谢使用！再见！")
        running = False
    elif choice in ['1', '2', '3', '4']:
        num1 = float(input("输入第一个数字: "))
        num2 = float(input("输入第二个数字: "))
        
        if choice == '1':
            print(f"{num1} + {num2} = {num1 + num2}")
        elif choice == '2':
            print(f"{num1} - {num2} = {num1 - num2}")
        elif choice == '3':
            print(f"{num1} × {num2} = {num1 * num2}")
        elif choice == '4':
            if num2 == 0:
                print("错误：除数不能为零！")
            else:
                print(f"{num1} ÷ {num2} = {num1 / num2}")
    else:
        print("无效选择！请输入0到4之间的数字。")

案例3：数据验证

使用while循环进行输入验证：

python

# 验证用户年龄输入
while True:
    age_input = input("请输入你的年龄（1-120）: ")
    
    if age_input.isdigit():
        age = int(age_input)
        if 1 <= age <= 120:
            print(f"谢谢！你的年龄是{age}岁。")
            break
        else:
            print("年龄必须在1到120之间。请重新输入。")
    else:
        print("请输入有效的数字。")

While循环 vs For循环

在Python中，我们有两种主要的循环结构：while循环和for循环。它们的使用场景有所不同：

• While循环：当你不确定需要循环多少次，但知道循环应该在什么条件下停止时使用。
• For循环：当你想遍历一个序列（如列表、元组、字典、集合或字符串）或已知确切的循环次数时使用。

python

# 使用while循环遍历列表
fruits = ['苹果', '香蕉', '橙子', '葡萄']
i = 0
while i < len(fruits):
    print(fruits[i])
    i += 1

# 同样的操作使用for循环
for fruit in fruits:
    print(fruit)

两种方法都能达到相同的结果，但for循环在这种情况下更简洁。然而，while循环在需要根据条件执行循环时更灵活。

总结

While循环是Python中一个强大的控制流工具，特别适用于需要根据条件重复执行代码块的情况。关键点回顾：

• While循环在条件为真时重复执行代码块
• 使用break可以提前退出循环
• 使用continue可以跳过当前迭代的剩余部分
• 可以给while循环添加else子句，它会在循环正常结束（不是通过break）时执行
• 创建无限循环使用while True，但必须有退出机制
• While循环可以嵌套使用

掌握while循环将帮助你编写更灵活、强大的Python程序，特别是在处理需要条件控制的重复任务时。

练习

为了巩固你的理解，尝试完成以下练习：

1. 编写一个程序，使用while循环计算1到n的总和。
2. 创建一个倒计时程序，从10倒数到1，然后打印"发射！"。
3. 使用while循环实现一个简单的密码验证系统，用户有3次机会输入正确密码。
4. 编写一个程序，使用嵌套while循环打印一个乘法表（1到10）。
5. 编写一个程序，使用while循环找出一个数字列表中的最大值。

提示

学习编程最有效的方法是实践！尝试变化这些例子，添加新功能或修改现有代码，以便更好地理解while循环的工作原理。