迴圈結構的應用場景
如果在程式中我們需要重複的執行某條或某些指令,例如用程式控制機器人踢足球,如果機器人持球而且還沒有進入射門範圍,那麼我們就要一直髮出讓機器人向球門方向奔跑的指令。當然你可能已經注意到了,剛才的描述中其實不僅僅有需要重複的動作,還有我們上一個章節講到的分支結構。再舉一個簡單的例子,比如在我們的程式中要實現每隔1秒中在螢幕上列印一個"hello, world"這樣的字串並持續一個小時,我們肯定不能夠將print('hello, world')
這句程式碼寫上3600遍,如果真的需要這樣做那麼程式設計的工作就太無聊了。因此,我們需要了解一下迴圈結構,有了迴圈結構我們就可以輕鬆的控制某件事或者某些事重複、重複、再重複的發生。在Python中構造迴圈結構有兩種做法,一種是for-in
迴圈,一種是while
迴圈。
for-in迴圈
如果明確的知道迴圈執行的次數或者是要對一個容器進行迭代(後面會講到),那麼我們推薦使用for-in
迴圈,例如下面程式碼中計算$\sum_{n=1}^{100}n$。
"""
用for迴圈實現1~100求和
Version: 0.1
Author: 駱昊
"""
sum = 0
for x in range(101):
sum += x
print(sum)複製程式碼
需要說明的是上面程式碼中的range
型別,range
可以用來產生一個不變的數值序列,而且這個序列通常都是用在迴圈中的,例如:
range(101)
可以產生一個0到100的整數序列。range(1, 100)
可以產生一個1到99的整數序列。range(1, 100, 2)
可以產生一個1到99的奇數序列,其中的2是步長,即數值序列的增量。
知道了這一點,我們可以用下面的程式碼來實現1~100之間的偶數求和。
"""
用for迴圈實現1~100之間的偶數求和
Version: 0.1
Author: 駱昊
"""
sum = 0
for x in range(2, 101, 2):
sum += x
print(sum)複製程式碼
也可以通過在迴圈中使用分支結構的方式來實現相同的功能,程式碼如下所示。
"""
用for迴圈實現1~100之間的偶數求和
Version: 0.1
Author: 駱昊
"""
sum = 0
for x in range(1, 101):
if x % 2 == 0:
sum += x
print(sum)
複製程式碼
while迴圈
如果要構造不知道具體迴圈次數的迴圈結構,我們推薦使用while
迴圈,while
迴圈通過一個能夠產生或轉換出bool
值的表示式來控制迴圈,表示式的值為True
迴圈繼續,表示式的值為False
迴圈結束。下面我們通過一個“猜數字”的小遊戲(計算機出一個1~100之間的隨機數,人輸入自己猜的數字,計算機給出對應的提示資訊,直到人猜出計算機出的數字)來看看如何使用while
迴圈。
"""
猜數字遊戲
計算機出一個1~100之間的隨機數由人來猜
計算機根據人猜的數字分別給出提示大一點/小一點/猜對了
Version: 0.1
Author: 駱昊
"""
import random
answer = random.randint(1, 100)
counter = 0
while True:
counter += 1
number = int(input('請輸入: '))
if number < answer:
print('大一點')
elif number > answer:
print('小一點')
else:
print('恭喜你猜對了!')
break
print('你總共猜了%d次' % counter)
if counter > 7:
print('你的智商餘額明顯不足')複製程式碼
**說明:**上面的程式碼中使用了
break
關鍵字來提前終止迴圈,需要注意的是break
只能終止它所在的那個迴圈,這一點在使用巢狀的迴圈結構(下面會講到)需要引起注意。除了break
之外,還有另一個關鍵字是continue
,它可以用來放棄本次迴圈後續的程式碼直接讓迴圈進入下一輪。
和分支結構一樣,迴圈結構也是可以巢狀的,也就是說在迴圈中還可以構造迴圈結構。下面的例子演示瞭如何通過巢狀的迴圈來輸出一個九九乘法表。
"""
輸出乘法口訣表(九九表)
Version: 0.1
Author: 駱昊
"""
for i in range(1, 10):
for j in range(1, i + 1):
print('%d*%d=%d' % (i, j, i * j), end='\t')
print()複製程式碼
練習
練習1:輸入一個數判斷是不是素數。
"""
輸入一個正整數判斷它是不是素數
Version: 0.1
Author: 駱昊
Date: 2018-03-01
"""
from math import sqrt
num = int(input('請輸入一個正整數: '))
end = int(sqrt(num))
is_prime = True
for x in range(2, end + 1):
if num % x == 0:
is_prime = False
break
if is_prime and num != 1:
print('%d是素數' % num)
else:
print('%d不是素數' % num)複製程式碼
練習2:輸入兩個正整數,計算最大公約數和最小公倍數。
"""
輸入兩個正整數計算最大公約數和最小公倍數
Version: 0.1
Author: 駱昊
Date: 2018-03-01
"""
x = int(input('x = '))
y = int(input('y = '))
if x > y:
(x, y) = (y, x)
for factor in range(x, 0, -1):
if x % factor == 0 and y % factor == 0:
print('%d和%d的最大公約數是%d' % (x, y, factor))
print('%d和%d的最小公倍數是%d' % (x, y, x * y // factor))
break
複製程式碼
練習3:列印三角形圖案。
"""
列印各種三角形圖案
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Version: 0.1
Author: 駱昊
"""
row = int(input('請輸入行數: '))
for i in range(row):
for _ in range(i + 1):
print('*', end='')
print()
for i in range(row):
for j in range(row):
if j < row - i - 1:
print(' ', end='')
else:
print('*', end='')
print()
for i in range(row):
for _ in range(row - i - 1):
print(' ', end='')
for _ in range(2 * i + 1):
print('*', end='')
print()複製程式碼