循环

程序除了可以向下跳过一些行，也可以向上跳回一些行，使得这些行被多次重复地执行。

这就是 循环结构，在 Python 里通过 while 或 for...in... 以及缩进来描述。

为了避免程序陷入无尽的循环，程序中通常要有对继续或结束循环的判断条件。

本节课你将学会：如何写出循环结构，以及如何提前结束一个循环。

使用电热水壶烧开水，水壶接到指令之后，程序其实是反复做同一件事：

• 测到的水温还没到设定温度：继续加热，然后再测一次。
• 测到的水温已经达到设定温度：停止加热，提示完成。

仔细观察这张流程图，其中有一条箭头从下面回到上面，使得一些动作可以重复发生多次，直到满足特定的条件，才会有另一支箭头把程序带出重复。这就是一个典型具有循环结构的程序。

循环的思想激发了工业时代的繁荣，工厂将产品的生产切分成大量标准化的动作，每个岗位的工人只需要重复地执行相同的动作，使得产品的生产被加速、被计量、被交给装置。

把这一逻辑从工厂搬进计算机：计算机中的代码也像是岗位工人，循环结构使其中的一些代码重复地执行，直到满足条件。

在 Python 里，我们可以使用 while 来描述一个简单的循环结构，意味着在条件成立时重复执行下方的代码。

n = 5
while n > 0:
    print(n)
    n = n - 1

这段代码与 if 的选择结构非常相似，我们可以尝试将其中的 while 改成 if，对比一下输出的不同：

n = 5
if n > 0:
    print(n)
    n = n - 1

可以看到使用 while 时，程序一共输出了5次，说明子结构中的代码被执行了5次，确实发生了循环；在使用 if 时，只输出了1次，说明子结构中的代码仅被执行了1次，没有发生循环。

让我们再来看看为啥循环了5次。

在子结构代码中的变量 n，在每一次执行时值都会减一。因为初始值是 5 ，因此在循环到第5次时，n 的值变成了 0。当程序跳转回 while 处时，就不再满足判断条件，于是结束了循环。

请注意！如果没有在子结构中修改变量值，判断条件永远为真，循环将永远无法结束，程序进入到死循环。

# 这段代码为死循环，可能导致IDE崩溃，请慎重执行
n = 5
while n > 0:
    print(n)

还有一种常见的循环情况是，我们要对若干个值进行相似的处理，我们就可以使用 for...in... 来对这些值进行遍历：

# 遍历0,1,2,3四个值，分别计算和显示它们的平方数
for i in 0,1,2,3:
    print(i**2)

在上面这段代码中，子结构将会被运行4轮。每一轮子结构运行的最开始时，变量 i 的值将依次被赋值为 0、1、2、3。

当然我们也可以使用for...in...来遍历若干个变量。

a = 2
b = 4
c = 6
d = 8
for i in a,b,c,d:
    print(i//2)

子结构中的i的值将被依次赋值为a、b、c、d变量的当前值，在完成计算后输出。

关于for...in...对于变量的遍历，我们将会在第6课的复杂容器中再次讨论。

如果我们需要的是类似上面这样、一组长且连续的数字，也可以不必手打，借助range()区间生成器来辅助生成。

# 使用range来生成0,1,2,3,4五个值
for i in range(0,5):
    print(i**2)

range(a, b)指令中的两个数字a``b表示区间的开始和结束的位置，为前闭后开区间，即包含a不包含b。

如果是从0开始计数，在不引发歧义的情况下，a也可以省略不写。

# range起点为0时，可以省略
for i in range(5):
    print(i**2)

range(a,b,c)还支持使用第三个数来表示增幅（步长），也就是说间隔不一定为1，可以是任意大小。

# 生成从2到10的连续数字，每次间隔为2，结果为2、4、6、8
for i in range(2, 10, 2):
    print(i**2)

想想看，借助步长可以是任意值的特性，有没有可能实现倒数循环？

不论是while还是for...in...都支持循环嵌套，也就是在循环中还有循环，可以按需求随意混用。

# 从4倒数到1，每个数字是几就打印几次
a = 4
while a > 0:
    for i in range(a):
        print(a)
    a -= 1

在使用两层for...in...循环时，要避免使用相同名字的循环变量，以避免混淆。

# 求1、2、3三个数互相相乘的积
for i in range(1,4):
   for j in range(1,4):
       print(i*j)

循环也可以和 if 互相嵌套使用。

# 找出100以内所有能被7整除的数字
for i in range(100):
    if i % 7 == 0:
        print(i)

有些时候，我们不必等循环完全结束，比如在区间10～20中找到第一个能被3整除的数，在找到12时就已经达成目标了。在Python中，可以使用 break 来提前结束循环。

# 只有第一个能被3整除的12被输出了，15、18并不会输出
for n in range(10, 20):
    if n % 3 == 0:
        print(n)
        break 

在上面这段代码中，只有第一个能被3整除的12被输出了，15、18并不会输出，因为在输出12后，循环就被break提前终止了。

还有一个非常相似的情况，并不是提前结束整个循环，而是提前结束循环中的某一次。比如在区间10～20中跳过所有不能被3整除的数。在Python中，可以使用 continue 来处理这种情况。

# 所有不能被3整除的数字都会被跳过
for n in range(10, 20):
    if n % 3 != 0:
        continue 
    print(n)

在 在线 IDE 里令 n = 1。只要 n 小于 50，就先打印 n，再把 n 加上 7。应当依次打印 1、8、15、22、29、36、43。下一次会变成 50，条件不再成立，所以 50 不打印。

• 流程图里有向回的箭头时，同一段可以重复，直到条件把流程带出——这就是循环结构。
• while 在条件成立时反复执行子结构；必须在子结构里改变条件所依赖的量，否则会进入死循环。与 if 外表相似，但 if 只走一次。
• for...in... 依次遍历给出的值；range(a, b) 是前闭后开，可省略起点 0，也可用第三个数设步长。
• break 提前结束整个循环；continue 跳过本轮剩余语句，进入下一轮。

n = 5
while n > 0:
    print(n)
    n = n - 1

n = 5
while n > 0:
    print(n)

for i in range(2, 10, 2):
    print(i)

for n in range(10, 20):
    if n % 3 == 0:
        print(n)
        break

for n in range(10, 20):
    if n % 3 != 0:
        continue
    print(n)