课时 9：循环语句（while 循环与循环控制）

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一、课程导入

欢迎来到 Python 循环语句的第二部分课程！在上一节课中，我们学习了 for 循环，它用于遍历可迭代对象中的每个元素。今天，我们将学习另一种重要的循环结构 ——while 循环，它允许程序在条件为真时重复执行代码块。同时，我们还将学习循环控制语句 break 和 continue，它们可以灵活地控制循环的执行流程。

本节课的学习目标：

1. 掌握 while 循环的基本语法和执行逻辑

2. 理解并避免死循环的条件设置

3. 掌握 break 和 continue 语句的使用方法及其区别

4. 能够使用 while 循环实现累加、累乘等基础应用

5. 能够编写包含循环控制的交互式程序（如猜数字游戏）

在编程中，循环结构是实现重复执行任务的关键工具。while 循环特别适合于那些不知道循环次数，但知道终止条件的场景。例如，用户登录验证、游戏循环、数据验证等场景都可以使用 while 循环来实现。

现在，让我们开始今天的学习！

二、while 循环基础

2.1 while 循环的基本语法

while 循环是 Python 中另一种常用的循环结构，它会在条件表达式为真时重复执行代码块。与 for 循环不同，while 循环更适合于不知道具体循环次数，但知道终止条件的情况。

while 循环的基本语法格式：

while 条件表达式:
    代码块

执行逻辑：

1. 首先评估条件表达式的真假值。

2. 如果条件为真，执行缩进的代码块。

3. 代码块执行完毕后，再次评估条件表达式。

4. 重复步骤 2 和 3，直到条件表达式为假，循环结束。

示例 1：简单的 while 循环

count = 1
while count <= 5:
    print(f"Count: {count}")
    count += 1

执行结果：

Count: 1

Count: 2

Count: 3

Count: 4

Count: 5

执行过程解析：

1. 初始化变量 count 为 1。

2. 检查条件 count <=5，条件为真，执行循环体。

3. 打印当前 count 的值。

4. 将 count 增加 1。

5. 再次检查条件 count <=5，直到 count 变为 6 时条件为假，循环结束。

2.2 while 循环的执行流程

为了更好地理解 while 循环的执行流程，我们可以通过以下步骤来分析：

1. 条件评估：首先计算条件表达式的布尔值。

2. 条件判断：如果条件为真，执行循环体；如果为假，结束循环。

3. 循环体执行：执行缩进的代码块。

4. 循环继续：循环体执行完毕后，流程返回到条件评估步骤，继续循环。

执行流程图：

开始 → 评估条件 → 条件为真 → 执行循环体 → 返回评估条件 → 条件为假 → 结束

关键特性：

• while 循环先判断条件，后执行循环体。

• 如果条件一开始就为假，循环体可能一次都不会执行。

• 循环体中必须有改变条件表达式的操作，否则会导致死循环。

2.3 避免死循环

在使用 while 循环时，最常见的错误就是无意中创建了死循环。死循环是指条件表达式永远为真，导致循环无限执行下去。

死循环示例：

# 错误示例：死循环
count = 1
while count <= 5:
    print("Count:", count)
    # 忘记增加count的值，导致条件永远为真

避免死循环的方法：

1. 确保循环体内有改变条件表达式的操作：在每次循环中，必须有一个操作改变条件表达式中的变量，使其最终导致条件为假。

2. 设置合理的终止条件：确保条件表达式最终会变为假。

3. 使用 break 语句：在特定条件下强制退出循环（我们将在后面详细讨论）。

正确示例：

count = 1
while count <= 5:
    print("Count:", count)
    count += 1  # 增加count的值，确保条件最终为假

注意：在开发过程中，如果遇到死循环，可以按下Ctrl+C组合键来强制终止程序。

2.4 while 循环与 for 循环的比较

while 循环和 for 循环都是 Python 中常用的循环结构，它们各有优缺点和适用场景：

适用场景比较：

场景	for 循环	while 循环
已知循环次数	更适合	可以使用
未知循环次数，但知道终止条件	不适合	更适合
遍历可迭代对象	更适合	不适合
根据条件重复执行	不适合	更适合

示例对比：

# 使用for循环计算1到100的和
sum_for = 0
for i in range(1, 101):
    sum_for += i

# 使用while循环计算1到100的和
sum_while = 0
i = 1
while i <= 100:
    sum_while += i
    i += 1

关键区别：

• for 循环适用于已知循环次数或遍历可迭代对象的场景。

• while 循环适用于不知道循环次数，但知道终止条件的场景。

• while 循环需要手动管理循环变量，而 for 循环会自动管理。

三、循环控制语句

3.1 break 语句

break 语句用于提前终止当前循环，无论循环条件是否为真，程序会立即跳出循环，执行循环体后面的代码。

语法格式：

while 条件表达式:
    代码块
    if 终止条件:
        break
    代码块

示例 1：在循环中使用 break

count = 1
while count <= 5:
    if count == 3:
        break  # 当count等于3时，终止循环
    print("Count:", count)
    count += 1

执行结果：

Count: 1

Count: 2

执行过程解析：

1. count 初始化为 1。

2. 第一次循环：count <=5 为真，检查 count 是否为 3，不成立，打印 Count:1，count 增加到 2。

3. 第二次循环：count <=5 为真，检查 count 是否为 3，不成立，打印 Count:2，count 增加到 3。

4. 第三次循环：count <=5 为真，检查 count 是否为 3，成立，执行 break，循环终止。

示例 2：在用户输入中使用 break

while True:
    command = input("请输入命令（输入'exit'退出）：")
    if command == "exit":
        break  # 输入'exit'时退出循环
    print(f"执行命令：{command}")

执行结果：

请输入命令（输入'exit'退出）：hello

执行命令：hello

请输入命令（输入'exit'退出）：world

执行命令：world

请输入命令（输入'exit'退出）：exit

3.2 continue 语句

continue 语句用于跳过当前循环的剩余代码块，直接开始下一次循环。与 break 不同，continue 不会终止整个循环，只是跳过当前迭代。

语法格式：

while 条件表达式:
    代码块
    if 跳过条件:
        continue
    代码块

示例 1：在循环中使用 continue

count = 0
while count < 5:
    count += 1
    if count == 3:
        continue  # 当count等于3时，跳过本次循环的剩余代码
    print("Count:", count)

执行结果：

Count: 1

Count: 2

Count: 4

Count: 5

执行过程解析：

1. count 初始化为 0。

2. 第一次循环：count <5 为真，count 增加到 1，检查 count 是否为 3，不成立，打印 Count:1。

3. 第二次循环：count <5 为真，count 增加到 2，检查 count 是否为 3，不成立，打印 Count:2。

4. 第三次循环：count <5 为真，count 增加到 3，检查 count 是否为 3，成立，执行 continue，跳过 print 语句。

5. 第四次循环：count <5 为真，count 增加到 4，检查 count 是否为 3，不成立，打印 Count:4。

6. 第五次循环：count <5 为真，count 增加到 5，检查 count 是否为 3，不成立，打印 Count:5。

7. 第六次循环：count <5 为假，循环结束。

示例 2：筛选偶数

number = 0
while number < 10:
    number += 1
    if number % 2 == 0:
        continue  # 跳过偶数
    print("奇数:", number)

执行结果：

奇数: 1

奇数: 3

奇数: 5

奇数: 7

奇数: 9

3.3 break 和 continue 的区别

break 和 continue 是两种不同的循环控制语句，它们的区别如下：

特性	break	continue
作用	终止整个循环	跳过当前迭代，继续下一次迭代
执行位置	通常在条件判断之后	通常在条件判断之后
对循环的影响	立即退出循环，不再执行后续迭代	只影响当前迭代，不影响后续迭代
适用场景	需要提前终止循环的场景	需要跳过某些特定情况的场景

示例对比：

# 使用break的示例
count = 1
while count <= 5:
    if count == 3:
        break  # 终止循环
    print("Count:", count)
    count += 1
print("循环结束")

# 使用continue的示例
count = 0
while count < 5:
    count += 1
    if count == 3:
        continue  # 跳过当前迭代
    print("Count:", count)
print("循环结束")

执行结果对比：

# break示例的输出
Count: 1
Count: 2
循环结束

# continue示例的输出
Count: 1
Count: 2
Count: 4
Count: 5
循环结束

3.4 循环中的 else 子句

在 Python 中，while 循环和 for 循环都可以带有一个可选的 else 子句。这个 else 子句会在循环正常结束（即没有通过 break 语句终止）时执行。

语法格式：

while 条件表达式:
    代码块
else:
    代码块  # 当循环正常结束时执行

示例 1：使用 else 子句

count = 1
while count <= 5:
    print("Count:", count)
    count += 1
else:
    print("循环正常结束")  # 当count增加到6时，条件为假，执行else子句

执行结果：

Count: 1

Count: 2

Count: 3

Count: 4

Count: 5

循环正常结束

示例 2：结合 break 使用 else 子句

count = 1
while count <= 5:
    if count == 3:
        break  # 当count等于3时，终止循环
    print("Count:", count)
    count += 1
else:
    print("循环正常结束")  # 由于break终止了循环，else子句不会执行

执行结果：

Count: 1

Count: 2

示例 3：搜索特定元素

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
target = 3
index = 0

while index < len(numbers):
    if numbers[index] == target:
        print(f"找到目标元素{target}在索引{index}处")
        break
    index += 1
else:
    print(f"目标元素{target}未找到")

执行结果：

找到目标元素3在索引2处