Python 循环结构例题

1. 什么是循环结构

循环结构是程序中用于重复执行特定代码块的一种结构。Python 提供了多种循环结构，包括 for 循环和 while 循环。

1.1 `for` 循环

for 循环语法格式如下：

for <variable> in <sequence>:
    <code block>

其中，<variable> 是一个变量，用于存储当前循环的元素值；<sequence> 可以是一个列表、字符串、元组等可迭代对象；<code block> 是需要重复执行的代码块。

for 循环的执行过程如下：
1. 遍历 <sequence> 中的每一个元素。
2. 将当前元素赋值给 <variable>。
3. 执行 <code block>。
4. 重复步骤1~3，直到遍历完所有元素。

下面是一个简单的示例代码：

fruits = ['apple', 'banana', 'orange', 'grape']

for fruit in fruits:
    print(fruit)

运行结果：

apple
banana
orange
grape

1.2 `while` 循环

while 循环语法格式如下：

while <condition>:
    <code block>

其中，<condition> 是一个条件表达式，返回布尔值。只有当 <condition> 为 True 时，才会执行 <code block>。

while 循环的执行过程如下：
1. 检查 <condition> 是否为 True。
2. 如果是，则执行 <code block>。
3. 重复步骤1~2，直到 <condition> 为 False。

下面是一个简单的示例代码：

count = 0

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

运行结果：

2. 循环中的控制流程

在循环结构中，我们通常使用一些控制流程语句来控制循环的执行流程。下面介绍几个常用的控制流程语句。

2.1 `break` 语句

break 语句用于终止循环，并跳出循环体。当程序执行到 break 语句时，循环会立即终止。

下面是一个示例代码：

fruits = ['apple', 'banana', 'orange', 'grape']

for fruit in fruits:
    if fruit == 'orange':
        break
    print(fruit)

运行结果：

apple
banana

2.2 `continue` 语句

continue 语句用于跳过当前循环的剩余代码，直接进行下一次循环。当程序执行到 continue 语句时，循环会跳过该次循环的剩余部分，并开始下一次循环。

下面是一个示例代码：

fruits = ['apple', 'banana', 'orange', 'grape']

for fruit in fruits:
    if fruit == 'orange':
        continue
    print(fruit)

运行结果：

apple
banana
grape

2.3 `else` 语句

else 语句用于在循环正常结束后执行，即在循环条件为 False 时执行。如果循环被 break 语句终止，则不会执行 else 语句。

下面是一个示例代码：

fruits = ['apple', 'banana', 'orange', 'grape']

for fruit in fruits:
    if fruit == 'mango':
        print('Found mango')
        break
else:
    print('Mango not found')

运行结果：

Mango not found

3. 循环结构的应用实例

循环结构在实际应用中非常常见。下面通过几个实例来演示循环结构的应用。

3.1 计算阶乘

阶乘是一个常见的数学问题，指将一个非负整数的所有小于等于它的数相乘。例如，5 的阶乘为 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120。

下面是使用 for 循环计算阶乘的示例代码：

n = 5
factorial = 1

for i in range(1, n+1):
    factorial *= i

print(f"The factorial of {n} is {factorial}.")

运行结果：

The factorial of 5 is 120.

3.2 猜数游戏

猜数游戏是一个经典的小游戏，玩家需要在给定的范围内猜一个随机生成的数，直到猜中为止。

下面是一个使用 while 循环编写的猜数游戏的示例代码：

import random

target = random.randint(1, 100)
guess = None
count = 0

while guess != target:
    guess = int(input("Guess the number (between 1 and 100): "))
    count += 1

    if guess < target:
        print("Too low!")
    elif guess > target:
        print("Too high!")
    else:
        print(f"Congratulations! You guessed the number in {count} attempts.")

运行结果：

Guess the number (between 1 and 100): 50
Too low!
Guess the number (between 1 and 100): 75
Too high!
Guess the number (between 1 and 100): 63
Too high!
Guess the number (between 1 and 100): 56
Too low!
Guess the number (between 1 and 100): 60
Too low!
Guess the number (between 1 and 100): 62
Congratulations! You guessed the number in 6 attempts.