循環(huán)語句又稱為重復(fù)結(jié)構(gòu)，用于反復(fù)執(zhí)行某一操作。面對大數(shù)量級的重復(fù)運(yùn)算，即使借助計算機(jī)，重復(fù)編寫代碼也是費(fèi)時的，這時就需要借助循環(huán)語句。使用循環(huán)語句一般要用到條件判斷，根據(jù)判斷式的返回值決定是否執(zhí)行循環(huán)體。

循環(huán)分為兩種模式，一種是條件滿足時執(zhí)行循環(huán)體;另一種則相反，在條件不滿足時執(zhí)行循環(huán)體。前者稱為當(dāng)型循環(huán)，后者稱為直到型循環(huán)。

在圖1中，虛線框內(nèi)是一個當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)包含判斷條件和循環(huán)體，以及連接各部分的流向線。程序執(zhí)行時，先判斷條件的真假。判斷為真時，則執(zhí)行循環(huán)體;判斷為假時，不再執(zhí)行循環(huán)體，循環(huán)結(jié)束。當(dāng)型循環(huán)先進(jìn)行條件判斷，如果滿足循環(huán)條件，再執(zhí)行循環(huán)體，因此又被稱為前測試型循環(huán)。

▲圖1 當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)

在圖2中，虛線框內(nèi)是一個直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)包括判斷條件和循環(huán)體，以及連接各部分的流向線。程序執(zhí)行時，先執(zhí)行一次循環(huán)體，再判斷執(zhí)行循環(huán)的結(jié)果是否滿足判斷條件。滿足條件時，再次執(zhí)行循環(huán)體;不滿足條件時，不再執(zhí)行循環(huán)體。直到型循環(huán)在執(zhí)行判斷前先進(jìn)入循環(huán)體運(yùn)行，因此又被稱為后測試型循環(huán)。

▲圖2 直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)

Python中主要有兩種循環(huán)語句，即for語句和while語句。前者采用遍歷的形式指定循環(huán)范圍，后者視判斷式返回值的情況而決定是否執(zhí)行。要更靈活地操縱循環(huán)的流向，就要用到break、continue和pass等語句。

01 for

for循環(huán)是迭代循環(huán)，在Python中相當(dāng)于一個通用的序列迭代器，可以遍歷任何有序序列，如str、list、tuple等，也可以遍歷任何可迭代對象，如dict。不同于C語言，Python中的for語句將遍歷系列中的所有成員，遍歷順序為成員在系列中的順序。需要注意，在for循環(huán)中改變?nèi)魏涡蛄械膬?nèi)容都是危險的!

for語句不屬于當(dāng)型循環(huán)或直到型循環(huán)，它遍歷序列對象內(nèi)的元素，對每個元素運(yùn)行一次循環(huán)體，循環(huán)的步數(shù)在程序開始執(zhí)行時已經(jīng)指定，不屬于條件判斷。

在for語句中，for和in搭配組成for-in循環(huán)結(jié)構(gòu)，for-in循環(huán)依次把list或tuple中的每個元素迭代出來。for語句的基本語法格式如下。

for 變量 in 序列: 
 操作語句 

for語句常用的語法格式及其參數(shù)說明如下所示：

• 序列：接收序列，表示遍歷范圍。無默認(rèn)值
• 操作語句：接收操作語句，表示執(zhí)行一段代碼。無默認(rèn)值

程序的執(zhí)行從“for變量in序列”開始，該語句把序列中的每個元素代入變量，執(zhí)行一遍操作語句1，重復(fù)的次數(shù)就是序列中元素的個數(shù)。

為了展示for循環(huán)的遍歷功能，依次打印list中的姓名，如代碼清單1所示。

代碼清單1：for語句遍歷提取str

# 單純遍歷的for語句 
names = ['Michael', 'Bob', 'Tracy'] 
# 遍歷輸出names中的元素 
for name in names: 
 print(name)  

輸出結(jié)果：

Michael 
Bob 
Tracy  

for語句同樣可以實現(xiàn)dict的遍歷方法，如代碼清單2所示。

• 代碼清單2：for語句遍歷查詢dict

dic = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4} 
# 遍歷鍵值對 
print('key_value：', end = '') 
for key, value in dic.items(): 
 print(key, value, sep = ':', end = ' ') 
# 遍歷鍵 
print('keys：', end = '') 
for key in dic.keys(): 
 print(key, end = ' ') 
# 遍歷值 
print('values：', end = '') 
for value in dic.values(): 
 print(value, end = ' ')  

輸出結(jié)果：

key_value：a:1 b:2 c:3 d:4 
keys：a b c d 
values：1 2 3 4 

從代碼清單2可以看到，for語句中用于遍歷的“變量”不僅可以是Python默認(rèn)的指代詞，也可以是常規(guī)的變量。

和條件語句一樣，循環(huán)語句也可以使用嵌套，作用同樣是豐富程序的功能性。設(shè)計一個成績錄入系統(tǒng)，就必然要錄入姓名和課程這兩類信息，僅靠一層循環(huán)是無法實現(xiàn)的，可使用兩層循環(huán)結(jié)構(gòu)，如代碼清單3所示。

• 代碼清單3：嵌套for語句

students = ['小明', '小紅'] 
subjects = ['語文', '數(shù)學(xué)']  
sum1 = [] 
avg = [] 
for i in students:  
 print ('開始錄入%s的考試成績!'%i)  
 sum = 0 
 for j in subjects:  
 print('請輸入%s成績:'%j)  
 score = int(input()) 
 sum += score 
 average = sum / 2 
 avg.append(average) 
 sum1.append(sum) 
print(students, '的總分依次是', sum1, ',', '平均分依次是', avg) 
print('完成成績錄入！')  

輸出結(jié)果：

開始錄入小明的考試成績! 
請輸入語文成績: 
97 
請輸入數(shù)學(xué)成績: 
90 
開始錄入小紅的考試成績! 
請輸入語文成績: 
89 
請輸入數(shù)學(xué)成績: 
100 
['小明', '小紅'] 的總分依次是 [187, 189] , 平均分依次是 [93.5, 94.5] 
完成成績錄入！ 

理論上，for循環(huán)也可以無限嵌套，但并不推薦。

02 while

while語句是Python中最常用的遞歸結(jié)構(gòu)。區(qū)別于for循環(huán)，while循環(huán)結(jié)構(gòu)包含條件判斷式，是一種條件循環(huán)，屬于當(dāng)型循環(huán)。

while語句最基本的形式包括一個位于頂部的布爾表達(dá)式，一個或多個屬于while代碼塊的縮進(jìn)語句。也可以在結(jié)尾處包含一個else代碼塊，它與while代碼塊是同級的，組成while-else的形式。while語句的基本語法格式如下。

while 條件表達(dá)式: 
 操作語句 1 
 操作語句 2  

while語句常用的參數(shù)及其說明如下所示：

• 條件表達(dá)式：接收布爾表達(dá)式，表示判斷條件是否成立。無默認(rèn)值
• 操作語句：接收操作語句，表示執(zhí)行一段代碼。無默認(rèn)值

執(zhí)行while語句時，只要頂部的條件表達(dá)式返回真值，就一直執(zhí)行while部分嵌套的遞歸代碼，當(dāng)條件表達(dá)式返回假值時，不再執(zhí)行操作語句，程序跳出while結(jié)構(gòu)。

while語句的基礎(chǔ)使用方法如代碼清單4所示。

• 代碼清單4：while語句

sum = 0 
n = 99 
while n > 0: 
 sum += n 
 n -= 2 
print(sum) 

輸出結(jié)果：2500

如果布爾表達(dá)式不帶有<、>、==、!=、in、not in等運(yùn)算符，僅僅給出數(shù)值之類的條件，也是可以的。當(dāng)while后寫入一個非零整數(shù)時，視為真值，執(zhí)行循環(huán)體;寫入0時，視為假值，不執(zhí)行循環(huán)體。也可以寫入str、list或任何序列，長度非零則視為真值，執(zhí)行循環(huán)體;否則視為假值，不執(zhí)行循環(huán)體。

如果布爾表達(dá)式始終返回1，while語句就變成無限循環(huán)，如代碼清單5所示。

• 代碼清單5：while語句無限循環(huán)

# 布爾表達(dá)式為常數(shù)1，始終為真值 
while 1: 
 print('循環(huán)') 

輸出結(jié)果：

循環(huán) 
循環(huán) 
…  

# 布爾表達(dá)式每次遞歸運(yùn)算都為2，始終為真值 
x, y = 2, 1 
while x / y: 
 print('循環(huán)') 
 x = x * 2 
 y = y * 2  

輸出結(jié)果：

循環(huán) 
循環(huán) 
…  

運(yùn)行代碼清單5，將會不斷打印出“循環(huán)”。代碼清單5展示了制造無限循環(huán)的兩種方式，既可以在while后寫入一個固定的真值，也可以寫入一個一直生成真值的表達(dá)式。要終止無限循環(huán)，可以使用快捷鍵Ctrl+C中斷循環(huán)的執(zhí)行，也可以用循環(huán)終止語句，這將在下文中介紹。

靈活地利用while語句中的布爾表達(dá)式及代入表達(dá)式的遞歸值，可以實現(xiàn)特別的功能，如代碼清單6所示。

• 代碼清單6：while語句實現(xiàn)str截取

string = 'abcd' 
while string: 
 print(string) 
# 該語句的遞歸計算是，每次從str的第2個字符開始截取 
 string = string[1:]  

輸出結(jié)果：

abcd 
bcd 
cd 
d  

代碼清單6包含一個自減迭代值，它并不通過明顯的運(yùn)算符實現(xiàn)自減，而是利用索引法則，x變量一直從str中第2個值截取至結(jié)尾，每次都將位于str最前面的字符截取掉，最終只剩下一個字符時，再次截取就只有空的結(jié)果，布爾表達(dá)式返回0，循環(huán)終止。

通過代碼清單5和代碼清單6可以看到，靈活地利用遞歸式，可以實現(xiàn)程序流向的控制。

while循環(huán)同樣可以使用嵌套，嵌套的while循環(huán)實現(xiàn)成績錄入系統(tǒng)如代碼清單7所示。

• 代碼清單7：嵌套while語句

j = 1 
while j <= 2: 
 sum = 0 
 i = 1 
 name = input('請輸入學(xué)生姓名:') 
 while i <= 2: 
 print ('請輸入第%d門的考試成績: '%i) 
 sum += int(input()) 
 i += 1 
 avg = sum / (i-1) 
 print(name, '的平均成績是%d'%avg) 
 j += 1 
print('學(xué)生成績輸入完成！')  

輸出結(jié)果：

請輸入學(xué)生姓名:小明 
請輸入第1門的考試成績:  
98 
請輸入第2門的考試成績:  
88 
小明 的平均成績是93 
請輸入學(xué)生姓名:小紅 
請輸入第1門的考試成績:  
65 
請輸入第2門的考試成績:  
100 
小紅 的平均成績是82 
學(xué)生成績輸入完成！ 

代碼清單7的第1層while語句用于錄入人名，第2層則在各人名下錄入多門成績，布爾表達(dá)式?jīng)Q定錄入的人數(shù)和課程數(shù)。

03 break、continue與pass

在前兩節(jié)中，已經(jīng)介紹了Python中的兩種循環(huán)語句。循環(huán)語句中還可以嵌入break、continue和pass語句，以靈活地改變流向，實現(xiàn)更多功能。

1. break

在Python中，break語句用于終止循環(huán)語句的執(zhí)行。使用該語句時，即使循環(huán)條件判斷為真，或序列未被完全遞歸，循環(huán)語句也會被立刻停止。

break語句一般配合條件判斷使用，因為程序的終止必須是在某一條件被滿足時執(zhí)行。break語句在for循環(huán)和while循環(huán)中的使用如代碼清單8所示。

• 代碼清單8：break語句的使用

# break語句用于for循環(huán) 
string = "Python" 
for i in string: 
# 遍歷至string中的字符n時，不再執(zhí)行else代碼塊 
 if i == 'n': 
 break 
 else: 
 print("letter：{}". format(i))  

輸出結(jié)果：

letter：P 
letter：y 
letter：t 
letter：h 
letter：o  

# break語句用于while循環(huán) 
counts = 0 
while True: 
 print(counts) 
 counts += 1 
# 滿足counts等于3時跳出循環(huán)，不再進(jìn)入循環(huán)體 
 if counts == 3:  
 break 

輸出結(jié)果：

0 
1 
2 

從代碼清單8可以看到，break語句用于for循環(huán)和while循環(huán)是有區(qū)別的。用于for循環(huán)時，只終止遍歷中某一次的循環(huán)體執(zhí)行;用于while循環(huán)時，整個循環(huán)被終止。

break只終止本層循環(huán)，如有多層嵌套的循環(huán)，在其中一層循環(huán)中寫入break，只在這層循環(huán)中生效，程序?qū)⑻缴弦粚友h(huán)中繼續(xù)運(yùn)行，如代碼清單9所示。

• 代碼清單9：break語句用于嵌套循環(huán)結(jié)構(gòu)

# 第1層循環(huán)，遍歷次數(shù)為2 
for i in range(2): 
 print("-----%d-----" %i) 
# 第2層循環(huán)，遍歷次數(shù)為10 
 for j in range(10): 
# 使用break語句，j>1時不執(zhí)行循環(huán)體 
 if j > 1: 
 break 
 print(j) 

輸出結(jié)果：

-----0----- 
0 
1 
-----1----- 
0 
1 

在代碼清單9中，break語句在條件判斷式“if j>1:”后被使用，因此盡管j的指定遍歷次數(shù)為10，實際上遍歷只運(yùn)行兩次。由于break語句只終止本層循環(huán)的運(yùn)行，i依舊遍歷執(zhí)行了兩次，而不是在第1次遍歷過程末尾終止。

2. continue

Python中的continue語句用于跳出當(dāng)前循環(huán)，并執(zhí)行下一次循環(huán)，而break跳出整層循環(huán)，兩者的功能具有明顯區(qū)別。

如果一段代碼中包含continue語句，循環(huán)執(zhí)行至continue處時，先忽略本次循環(huán)，在本層仍滿足條件的剩余循環(huán)次數(shù)中繼續(xù)執(zhí)行，不會終止這一層循環(huán)。實際上，如果在某一層的每次循環(huán)中都使用continue語句，就相當(dāng)于使用break語句。

打印一個數(shù)表，要不打印某些指定的數(shù)字，或只打印某類數(shù)，就可以使用continue語句跳過一些循環(huán)次數(shù)，該語句在for循環(huán)和while循環(huán)中都可以自由地使用，如代碼清單10所示。

• 代碼清單10：continue語句用于循環(huán)結(jié)構(gòu)

# 當(dāng)i等于1或3時，跳過continue后的print語句 
for i in range(0,5): 
 if i == 1 or i == 3: 
 continue 
 print(i)  

輸出結(jié)果：

0 
2 
4  

# 如果遇到偶數(shù)，跳過continue后的print語句 
counts = 0 
while counts < 10: 
 counts += 1 
 if counts % 2 == 0: 
 continue  
 print(counts) 

輸出結(jié)果：

1 
3 
5 
7 
9  

break語句一旦用于嵌套循環(huán)中的第n層，該層循環(huán)會被終止，但在執(zhí)行第n-1層循環(huán)時，仍會創(chuàng)造一個第n層循環(huán)并執(zhí)行。continue語句同樣如此，只是仍會執(zhí)行某一層的剩余部分。因此，無論使用哪種循環(huán)終止語句，都只會影響使用終止語句的那一層循環(huán)，而不會干擾到其他層。continue語句用于循環(huán)的例子如代碼清單11所示。

• 代碼清單11：continue語句用于嵌套循環(huán)結(jié)構(gòu)

# 第1層循環(huán)，遍歷次數(shù)為2 
for i in range(2): 
 print("-----%d-----" %i) 
# 第2層循環(huán)，遍歷次數(shù)為5 
 for j in range(5): 
# 當(dāng)j等于2或4時，不執(zhí)行循環(huán)體 
 if j == 2 or j == 4: 
 continue 
 print(j)  

輸出結(jié)果：

-----0----- 
0 
1 
3 
-----1----- 
0 
1 
3 

3. pass

pass是空語句，不做任何操作，只起到占位的作用，其作用是為了保持程序結(jié)構(gòu)的完整性。盡管pass語句不做任何操作，但如果暫時不確定要在一個位置放上什么樣的代碼，可以先放置一個pass語句，讓代碼可以正常運(yùn)行。pass語句并非循環(huán)或者條件語句的一部分，但與break、continue在代碼形式上有些類似。

使用pass語句遍歷輸出str及數(shù)值計算，如代碼清單12所示。

• 代碼清單12：pass語句

for element in "Python": 
# element為y時，不做任何操作，不會被輸出 
 if element == "y": 
 pass 
 else: 
 print(element)  

輸出結(jié)果：

P 
t 
h 
o 
n  

counts = 0 
while counts < 5: 
 counts += 1 
# i=3時，不執(zhí)行循環(huán)體 
 if counts == 3: 
 pass 
 else: 
 print(counts ** 2)  

輸出結(jié)果：

1 
4 
16 
25  

從代碼清單12可以看到，Python在“P”和“t”之間占位，當(dāng)循環(huán)遍歷到“y”時不做任何操作;當(dāng)i等于3時，冪運(yùn)算不執(zhí)行，但不影響其他數(shù)值。上述兩個代碼如果在pass的位置缺失，程序?qū)o法執(zhí)行，因為判斷條件沒有給出相應(yīng)的執(zhí)行語句，會導(dǎo)致邏輯出錯。使用pass語句占位，一方面為了讓程序正常執(zhí)行，另一方面也是為了方便以后補(bǔ)充操作語句。

04 列表推導(dǎo)式

推導(dǎo)式是可以從一個數(shù)據(jù)序列構(gòu)建另一個新的數(shù)據(jù)序列的結(jié)構(gòu)體，能夠非常簡潔地構(gòu)造新的變量。列表推導(dǎo)式是其中最常用的類型。

列表推導(dǎo)式又稱為列表解析式，是Python迭代機(jī)制的一種應(yīng)用，也是一種高效創(chuàng)建列l(wèi)ist的方式，可以動態(tài)地創(chuàng)建list。由于列表推導(dǎo)式必須用到遍歷循環(huán)，因此屬于一種特殊的循環(huán)。

使用列表推導(dǎo)式時，需要將推導(dǎo)式寫在[]中。list中的元素可以來源于其他類型序列、可迭代對象或自建的滿足一定條件的序列。使用列表推導(dǎo)式的好處是代碼更加簡潔，實現(xiàn)效率更高。

列表推導(dǎo)式的基本語法格式如下：

[操作語句 for變量 in 序列 if 條件表達(dá)式]  

列表推導(dǎo)式常用的參數(shù)及其說明如下所示：

• 操作語句：接收操作語句，表示執(zhí)行一段代碼。無默認(rèn)值
• 序列：接收序列，表示遍歷范圍。無默認(rèn)值
• 條件表達(dá)式：接收布爾表達(dá)式，表示判斷條件是否成立。無默認(rèn)值

列表推導(dǎo)式可以不包含條件表達(dá)式，只做遍歷，生成list，如代碼清單13所示。

• 代碼清單13：使用列表推導(dǎo)式生成list

vec = [-4, -2, 0, 2, 4] 
# 用vec中元素的倍數(shù)，創(chuàng)建一個數(shù)組 
print([x * 2 for x in vec]) 

輸出結(jié)果：

[-8, -4, 0, 4, 8] 

# 創(chuàng)建一個包含2元tuple的list 
print([(x, x ** 2) for x in range(6)])  

輸出結(jié)果：

[(0, 0), (1, 1), (2, 4), (3, 9), (4, 16), (5, 25)]  

在代碼清單13中，除了列表推導(dǎo)式的簡單形式，還說明了列表推導(dǎo)式中可以使用多樣的函數(shù)和變量類型。另外，列表推導(dǎo)式中也可以包含條件語句，如代碼清單14所示。

• 代碼清單14：包含條件語句的列表推導(dǎo)式

# 過濾list，刪除list中的負(fù)數(shù) 
print([x for x in vec if x >= 0]) 

輸出結(jié)果：

[0, 2, 4] 

列表推導(dǎo)式最大的優(yōu)點(diǎn)還是簡潔，這需要與常規(guī)的編程方式進(jìn)行對比。如代碼清單15所示，要創(chuàng)建一個平方數(shù)組成的list，這里的兩種方式是等價的，但列表推導(dǎo)式的方式顯然代碼更加簡潔。

• 代碼清單15：常規(guī)方式與列表推導(dǎo)式對比

# 創(chuàng)建一個平方數(shù)list：常規(guī)方式 
squares = []  
for x in range(10):  
 squares.append(x ** 2)  
print(squares) 

輸出結(jié)果：

[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81] 

# 創(chuàng)建一個平方數(shù)list列表推導(dǎo)式 
squares = [x ** 2 for x in range(10)]  
print(squares)  

輸出結(jié)果：

[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81] 

列表推導(dǎo)式中同樣可以實現(xiàn)嵌套循環(huán)，如代碼清單16所示。

• 代碼清單16：包含嵌套循環(huán)的列表推導(dǎo)式

# 打印由tuple組成的list，tuple中i由0至2，j由0至2 
[(i, j) for i in range(0, 3) for j in range(0, 3)] 

輸出結(jié)果：

[(0, 0), (0, 1), (0, 2), (1, 0), (1, 1), (1, 2), (2, 0), (2, 1), (2, 2)] 

# 打印由tuple組成的list，i在0至2之間且小于1，j在0至2之間且大于1 
[(i, j) for i in range(0, 3) if i < 1 for j in range(0, 3) if j > 1] 

輸出結(jié)果：

[(0, 2)] 

代碼清單16所示的列表推導(dǎo)式將兩個不同list中的元素整合到了一起。列表推導(dǎo)式中包含一對括號，在括號中有一個表達(dá)式，表達(dá)式后面緊跟一條for語句，然后是零條或多條for語句或if語句。通過for語句和if語句計算出表達(dá)式，結(jié)果作為新list的元素。