Python while循环

for循环用于针对集合中的每个元素的一个代码块,而while循环不断地运行,直到指定的条件不满足为止。

使用while循环

你可以使用while循环来数数,例如,下面的while循环从1数到5:

current_number = 1
while current_number <= 5:
    print(current_number)
    current_number += 1

在第1行,我们将current_number设置为1,从而指定从1开始数。接下来的while循环被设置成这样:只要current_number小于或等于5,就接着运行这个循环。循环中的代码打印current_number的值,再使用代码current_number+= 1(代码current_number = current_number+1的简写)将其值加1。

只要满足条件current_number <= 5,Python就接着运行这个循环。由于1小于5,因此Python打印1,并将current_number加1,使其为2;由于2小于5,因此Python打印2,并将current_number加1,使其为3,以此类推。一旦current_number大于5,循环将停止,整个程序也将到此结束:

1
2
3
4
5

你每天使用的程序很可能就包含while循环。例如,游戏使用while循环,确保在玩家想玩时不断运行,并在玩家想退出时停止运行。如果程序在用户没有让它停止时停止运行,或者在用户要退出时还继续运行,那就太没有意思了;有鉴于此,while循环很有用。

用户选择何时退出

可使用while循环让程序在用户愿意时不断地运行,如下面的程序parrot.py所示。我们在其中定义了一个退出值,只要用户输入的不是这个值,程序就接着运行:

prompt = "\nTell me something, and I will repeat it back to you:" #(1)
prompt += "\nEnter 'coolcou' to end the program."
message = ""  #(2)
while message != 'coolcou':
    message = input(prompt)
    print(message)

(1)处,我们定义了一条提示消息,告诉用户他有两个选择:要么输入一条消息,要么输入退出值(这里为’coolcou’)。接下来,我们创建了一个变量——message(见'(2)’),用于存储用户输入的值。我们将变量message的初始值设置为空字符串””,让Python首次执行while代码行时有可供检查的东西。Python首次执行while语句时,需要将message的值与’coolcou’进行比较,但此时用户还没有输入。如果没有可供比较的东西,Python将无法继续运行程序。为解决这个问题,我们必须给变量message指定一个初始值。虽然这个初始值只是一个空字符串,但符合要求,让Python能够执行while循环所需的比较。只要message的值不是’coolcou’,这个循环就会不断运行。

首次遇到这个循环时,message是一个空字符串,因此Python进入这个循环。执行到代码行message = input(prompt)时,Python显示提示消息,并等待用户输入。不管用户输入是什么,都将存储到变量message中并打印出来;接下来,Python重新检查while语句中的条件。只要用户输入的不是单词’coolcou’,Python就会再次显示提示消息并等待用户输入。等到用户终于输入’coolcou’后,Python停止执行while循环,而整个程序也到此结束:
Python while循环

使用标志

在前一个示例中,我们让程序在满足指定条件时就执行特定的任务。但在更复杂的程序中,很多不同的事件都会导致程序停止运行;在这种情况下,该怎么办呢?

例如,在游戏中,多种事件都可能导致游戏结束,如玩家一艘飞船都没有了或要保护的城市都被摧毁了。导致程序结束的事件有很多时,如果在一条while语句中检查所有这些条件,将既复杂又困难。

在要求很多条件都满足才继续运行的程序中,可定义一个变量,用于判断整个程序是否处于活动状态。这个变量被称为标志,充当了程序的交通信号灯。你可让程序在标志为True时继续运行,并在任何事件导致标志的值为False时让程序停止运行。这样,在while语句中就只需检查一个条件——标志的当前值是否为True,并将所有测试(是否发生了应将标志设置为False的事件)都放在其他地方,从而让程序变得更为整洁。

prompt = "\nTell me something, and I will repeat it back to you:" 
prompt += "\nEnter 'coolcou' to end the program."
active = True #(1)
while active: #(2)
    message = input(prompt)
    if message == 'coolcou': #(3)
        active = False
    else: #(4)
        print(message)

我们将变量active设置成了True(见(1)),让程序最初处于活动状态。这样做简化了while语句,因为不需要在其中做任何比较——相关的逻辑由程序的其他部分处理。只要变量active为True,循环就将继续运行(见(2))。

在while循环中,我们在用户输入后使用一条if语句来检查变量message的值。如果用户输入的是’cooclou’(见(3)),我们就将变量active设置为False,这将导致while循环不再继续执行。如果用户输入的不是’cooclou’(见(4)),我们就将输入作为一条消息打印出来。

使用break退出循环

要立即退出while循环,不再运行循环中余下的代码,也不管条件测试的结果如何,可使用break语句。break语句用于控制程序流程,可使用它来控制哪些代码行将执行,哪些代码行不执行,从而让程序按你的要求执行你要执行的代码。

例如,来看一个让用户指出他到过哪些地方的程序。在这个程序中,我们可以在用户输入’quit’后使用break语句立即退出while循环:

prompt = "\nPlease enter the name of city you have visited:" 
prompt += "\nEnter 'coolcou' when you are finished."
while True: #(1)
    city = input(prompt)
    if city == 'coolcou':
        break
    else: #(4)
        print("I'd love to go to " + city.title() + "!")

以while True打头的循环(见(1))将不断运行,直到遇到break语句。这个程序中的循环不断输入用户到过的城市的名字,直到他输入’coolcou’为止。用户输入’coolcou’后,将执行break语句,导致Python退出循环:
Python while循环

注意 在任何Python循环中都可使用break语句。例如,可使用break语句来退出遍历列表或字典的for循环。

在循环中使用continue

要返回到循环开头,并根据条件测试结果决定是否继续执行循环,可使用continue语句,它不像break语句那样不再执行余下的代码并退出整个循环。例如,来看一个从1数到10,但只打印其中奇数的循环:

current_number = 0
while current_number < 10:
    current_number += 1 #(1)
    if current_number % 2 == 0:
        continue
    print(current_number)

我们首先将current_number设置成了0,由于它小于10,Python进入while循环。进入循环后,我们以步长1的方式往上数(见(1)),因此current_number为1。接下来,if语句检查current_number与2的求模运算结果。如果结果为0(意味着current_number可被2整除),就执行continue语句,让Python忽略余下的代码,并返回到循环的开头。如果当前的数字不能被2整除,就执行循环中余下的代码,Python将这个数字打印出来:

1
3
5
7
9

避免无限循环

x = 1
while x <= 5:
    print(x)
    x += 1

但如果你像下面这样不小心遗漏了代码行x+= 1,这个循环将没完没了地运行:

# 这个循环将没完没了地运行
x = 1
while x <= 5:
    print(x)

在这里,x的初始值为1,但根本不会变,因此条件测试x <= 5始终为True,导致while循环没完没了地打印1。

每个程序员都会偶尔因不小心而编写出无限循环,在循环的退出条件比较微妙时尤其如此。如果程序陷入无限循环,可按Ctrl+C,也可关闭显示程序输出的终端窗口。

要避免编写无限循环,务必对每个while循环进行测试,确保它按预期那样结束。如果你希望程序在用户输入特定值时结束,可运行程序并输入这样的值;如果在这种情况下程序没有结束,请检查程序处理这个值的方式,确认程序至少有一个这样的地方能让循环条件为False或让break语句得以执行。

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