Python编程基础08：循环结构
- 跑道是一圈一圈的，可以看作是循环的
一、为什么要用循环
现在有一个任务，要求你输出一百遍“好好学习，天天向上！”，想一想，你会怎么做？
（一）老老实实的笨方法
print("第1遍写：好好学习，天天向上！")
print("第2遍写：好好学习，天天向上！")
print("第3遍写：好好学习，天天向上！")
print("第4遍写：好好学习，天天向上！")
……
print("第100遍写：好好学习，天天向上！")
采用此方法，当然可以完成任务，但是显然很糟糕，如果要求你输出一万遍，那得有一万行打印语句，那样看起来岂不令人崩溃？
（二）采用循环结构的巧方法
1、采用for循环输出百遍口号
- 编写程序 - 采用for循环输出百遍口号.py
- 运行程序，查看结果
- 你看，两行代码，就可以输出百行口号，是不是感觉挺爽？
2、采用while循环输出百遍口号
- 编写程序 - 采用while循环输出百遍口号.py
- 运行程序，查看结果
- 你看，殊途同归，不一样的循环语句，一样的输出结果！
二、条件循环 - while循环
（一）语法格式
- 一般格式
while 条件表达式:
循环体
- 具体格式
初始条件
while 循环条件:
循环体
[break|continue]
更新条件
（二）执行情况
- 当条件表达式的返回值为真时，则执行循环体中的语句，执行完毕后，重新判断条件表达式的返回值，直到表达式返回的结果为假时，退出循环。
- 现实生活中的例子来理解while循环的执行流程。在体育课上，体育老师要求同学们沿着环形操场跑圈，要求当听到老师吹的哨子声时就停下来。同学们每跑一圈，可能会请求一次老师吹哨子。如果老师吹哨子，则停下来，即循环结束，否则继续跑步，即执行循环。
- 好友聚会，开怀畅饮，不醉不休。一杯接着一杯地喝下去，直到喝趴下，喝酒循环才结束。
（三）案例演示
任务1、永不消逝的电波 - 死循环
- 编写程序 - 永不消逝的电波.py
- 运行程序，查看结果
- 循环永不结束，除非用户强制终止。
任务2、采用while循环计算1 + 2 + 3 + …… + 100的值
- 这是一个非常经典的数学计算问题：公差为1的等差数列求和。
- 编写程序 - 采用while计算1 + 2 + 3 + …… + 100的值.py
- 只要i <= 100成立，循环都会继续，直到i = 101，不满足条件了，循环才终止
- 运行程序，查看结果
- 修改一下代码，输出循环结束后循环变量i的值
- 运行程序，查看结果
课堂练习：采用while循环计算1 + 3 + 5 + …… + 99的值
- 提示：有三种方法可以解决此问题。
（1）修改循环的更新条件：i = i + 2
（2）在循环结构里嵌套一个过滤器：if i % 2 == 1: sum = sum + i
（3）修改循环条件：i <= 50，修改累加语句 sum = sum + 2 * i - 1 - 运行程序，查看结果
任务3、采用while循环打印水仙花数
水仙花数：是指等于其各位数字立方和的三位数。
153
=
1
3
+
5
3
+
3
3
153=1^3+5^3+3^3
153=13+53+33
370
=
3
3
+
7
3
+
0
3
370=3^3+7^3+0^3
370=33+73+03
371
=
3
3
+
7
3
+
1
3
371=3^3+7^3+1^3
371=33+73+13
407
=
4
3
+
0
3
+
7
3
407=4^3+0^3+7^3
407=43+03+73
分析问题，首先水仙花数是三位数，那么我们可以确定范围：100~999，这个我们可以通过循环结构来搞定：
n = 100
while n <= 999:
n = n + 1
然后对于这个范围的每个数n，我们要去判断它是否等于其各位数字的立方和，这里的难点或关键在于如何分解一个三位数，得到它的每位数字。
假设我们已经把三位数n分解成百位数p3，十位数p2，个位数p1，
这样我们的筛选条件就可以写出来：n == p3 * p3 * p3 + p2 * p2 * p2 + p1 * p1 * p1。
如何拆分一个三位数n呢？
首先求n的个位数：n % 10
然后要将三位数变成两位数：n = n // 10
对于新的两位数n，又求它的个位数：n % 10
然后要将两位数变成一位数：n = n // 10
也就是说我们可以交替使用求余和整除运算将一个三位数拆分，得到它的个位数、十位数和百位数。当然这个分解方法可以推广到任何多位数的拆分。
- 编写程序 - 采用while循环打印水仙花数.py
- 运行程序，查看结果
任务4、采用while循环破解令狐大侠难题
- 编写程序 - 采用while循环破解令狐大侠难题.py
- 运行程序，查看结果
三、计数循环 - for循环
（一）语法格式
for 迭代变量 in 对象:
循环体
- for循环是一个依次重复执行的循环。通常适用于枚举或遍历序列，以及迭代对象中的元素。
（二）执行情况
- 迭代变量用于保存读取出的值；对象为要遍历或迭代的对象，该对象可以是任何有序的序列对象，如字符串、列表和元组等；循环体为一组被重复执行的语句。
（三）案例演示
任务1、采用for循环计算1 + 2 + 3 + …… + 100的值
- 编写程序 - 采用for循环计算1 + 2 + 3 + …… + 100的值.py
- 运行程序，查看结果
任务2、采用for循环打印水仙花数
- 编写程序 - 采用for循环打印水仙花数.py
- 运行程序，查看结果
任务3、采用for循环破解令狐大侠难题
- 编写程序 - 采用for循环破解令狐大侠难题.py
- 运行程序，查看结果
- 思考题：这个程序无论如何都要循环99次，有必要吗？其实，当找到满足条件的cups值，就应该终止循环，不必再浪费资源继续循环了。此时，就会用到循环的跳转语句。
四、跳转语句
（一）跳转概述
当循环条件一直满足时，程序将会一直执行下去。如果希望在中间离开循环，也就是for循环结束重复之前，或者while循环找到结束条件之前。
- 使用continue语句直奔下次循环
- 使用break语句完全中止整个循环
（二）break语句
1、在while循环中使用break语句
- 语法格式
while 条件表达式1:
执行代码
if 条件表达式2:
break
- 执行情况
2、在for循环中使用break语句
- 语法格式
for 迭代变量 in 对象:
if 条件表达式:
break
- 执行情况
3、案例演示
任务1、采用for循环破解令狐大侠难题 - 完善版
- 编写程序 - 采用for循环破解令狐大侠难题 - 完善版.py
- 运行程序，查看程序
- 修改程序，计算循环次数
- 运行程序，查看结果
- 修改【采用for循环破解令狐大侠难题.py】
- 运行程序，查看结果
任务2、判断一个整数是否是素数
-
概念：什么叫素数（Prime Number）？一个整数除了1和它本身之外没有其它因子，这个整数就叫素数，否则就叫合数，但是有一个特殊情况，1既不是素数，也不是合数。比如：2、3、5、7都是素数，它们除了1和本身都没有其它因子，但是6就是合数，除了1和6之外，还有2和3都是其因子（6 = 2 * 3）。
-
方法：判断一个整数是不是素数的方法 - 比如我们考虑一个整数 n （ n ≥ 2 ） n（n\ge2） n（n≥2），就要看从 2 2 2到 n − 1 n-1 n−1的每个数能否整除 n n n，如果能整除，那么 n n n就不是素数；如果从头到尾都不能整除，那么 n n n就是素数。
-
编程思路：我们采用一个布尔型的标志变量
is_prime_number来表示待判断的整数n是不是素数，如果is_prime_number = True表明是素数，如果is_prime_number = False表明不是素数。先假定待判断的整数n是素数，设置is_prime_number = True，一旦在循环里找到能整除n的真因子，说明n不是素数，立马设置is_prime_number = False，并跳出循环结果。循环之后就根据is_prime_number的真假来输出n是素数还是合数。（这个编程思路，有点类似于法院断案，先假定你是好人，只有找到犯罪证据，才能断定你是罪犯。） -
编写程序 - 判断一个整数是否是素数.py
-
运行程序，查看结果
-
其实该程序可以优化的，为了说明方便起见，我们考虑 n = 100 n = 100 n=100的情况：
2 * 50 = 100
4 * 25 = 100
5 * 20 = 100
10 * 10 = 100
20 * 5 = 100
25 * 4 = 100
50 * 2 = 100
-
因子乘积是以100的平方根10的乘积（10 * 10）为中心对称的。于是循环范围就可以缩小，本来是从 2 2 2到 99 99 99，现在可以缩小到从 2 2 2到 100 \sqrt{100} 100。
-
根据刚才的分析，代码可以优化如下：
-
循环次数明显减少，因此这是一个更好的算法。
-
运行程序，查看结果
思考题：实现合数分解
- 如果一个整数是合数，编程将其分解成素数乘积形式
- 比如 45 = 3 × 3 × 5 ， 24 = 2 × 2 × 2 × 3 … … 45=3×3×5，24=2\times2\times2\times3…… 45=3×3×5，24=2×2×2×3……
（三）continue语句
1、在while循环中使用continue语句
- 语法格式
while 条件表达式1:
执行代码
if 条件表达式2:
continue
执行代码
- 执行情况
- 如果条件表达式2为True，跳过continue之后的执行代码部分，直奔下一次循环
- 如果条件表达式2为False，执行continue之后的执行代码部分，才进入下一次循环
2、在for循环中使用continue语句
- 语法格式
for 迭代变量 in 对象:
执行代码
if 条件表达式:
continue
执行代码
- 执行情况
- 如果条件表达式为True，跳过continue之后的执行代码部分，直奔下一次循环
- 如果条件表达式为False，执行continue之后的执行代码部分，才进入下一次循环
3、案例演示
任务1、计算1 + 3 + 5 + …… + 99的值
- 之前我们已经使用for循环来完成过这个计算任务，步长是2
- 现在我们换种方式来处理，步长依然是1，在循环里嵌套一个选择结构，通过使用continue语句过滤掉偶数，然后累加的就是全部奇数。
- 修改程序 - 计算1 + 3 + 5 + …… + 99的值.py
- 运行程序，查看结果
任务2、逢七拍腿员工拓展小游戏
- 场景模拟：宜宾五粮液酒类销售有限公司对2020年度新入职员工进行拓展训练，其中开展的一项小游戏叫做“逢七拍腿游戏”。游戏规则是每个员工从1开始依次数数，当数到尾数是7的数或7的倍数时，则该员工不报出该数，而是拍一下腿。凡是出错的员工将会受到小惩罚——做10个俯卧撑。
- 假设在一次游戏中，参加活动的员工循环报数，从1数到99，每个人都没有出错，即无人受到惩罚。现在编写程序，在本次游戏中，计算新员工一共要拍多少次腿。
- 编写程序 - 逢七拍腿员工拓展小游戏.py
- 运行程序，查看结果
- 不使用continue，代码如下所示
- 运行程序，查看结果
五、循环嵌套
六、pass语句
（一）占位作用
在Python中还有一个pass语句，表示空语句。它不做任何事情，—般起到占位作用。
（二）案例演示
- 在应用for循环输出1〜10之间（不包括10）的偶数时，在不是偶数时，应用pass语句占个位置，方便以后对不是偶数的数进行处理。
- 编写程序 - 占位语句pass.py
- 运行程序，查看结果
七、课后作业
任务1、完成猜数游戏
- 游戏规则：程序产生一个[1, 100]之间的随机整数，用户输入整数进行猜测，如果猜对了，就会循环你是否要继续玩游戏；如果猜错了，程序会提示你是猜高了还是猜低了，然后让你继续输入整数进行猜测。
任务2、计算阶乘之和
- 计算 1! + 2! + 3! + … + 10! 的值
任务3、用米粒填充国际象棋盘
国际象棋盘中，第1 格放1 粒米，第2 格放2 粒米，第3格放4 粒米，第4 格放8 粒米，第5 格放16粒米，……问：64个格子总共可以放多少粒米？
任务4、求20个学生的平均成绩
本文地址：https://blog.csdn.net/howard2005/article/details/109645171