day03
Python中的循环结构
一、回顾分支练习题
1、判断是否为一个合法三角形
需求：输入三角形的3边，如果两边的长度大于第三条边，则代表是一个合法三角形
# 1、提示用户输入三角形的三边长度 a = int(input('请输入第一条边的长度：')) b = int(input('请输入第二条边的长度：')) c = int(input('请输入第三条边的长度：')) # 2、判断两边之和是否大于第3条边 if (a + b > c) and (a + c > b) and (b + c > a): print('是一个合法的三角形') else: print('不是一个合法的三角形')
2、求世界杯小组赛的总成绩
需求：世界杯案例，世界杯小组赛的比赛规则是我们的球队与其他三支球队进行比赛，然后根据总成绩(积分)确定出线资格。小组赛球队实力已知(提示用户输入各球队实力），我们通过一个数字表示。如果我们赢1局得3分，平一局得1分，输一局得0分，最终求球队总成绩。
我们的球队实力：20
1号球队的实力：10
2号球队的实力：20
3号球队的实力：30
如果：我们 > 1号球队，赢了，得3分
我们 == 2号球队，平局，得1分
我们 < 3号球队，输了，得0分
则小组赛最终结果 = 3 + 1 + 0 = 4分
# 1、提示用户输入我们球队与其他三个球队的实力 a = int(input('请输入我们球队的实力值：')) b = int(input('请输入1号球队的实力值：')) c = int(input('请输入2号球队的实力值：')) d = int(input('请输入3号球队的实力值：')) # 2、开始比赛，求每次比赛的成绩 avsb = (a > b) * 3 + (a == b) avsc = (a > c) * 3 + (a == c) avsd = (a > d) * 3 + (a == d) # 3、总成绩 score = avsb + avsc + avsd # 4、输出总成绩 print(f'我们球队最终的总成绩：{score}')
知识点：布尔类型转换为整型，True => int(True) = 1，False => int(False) = 0。这是手工类型转换，在Python中，如果布尔类型参与算术运算，则会发生自动类型转换。
二、Python中循环的介绍
1、什么是循环
现实生活中，也有很多循环的应用场景：
（1）食堂阿姨打菜：接过顾客的餐盘→询问菜品→打菜→递回餐盘，重复以上过程，直到所有顾客的菜都打完了
（2）快递员送快递：查看送件地址→赶往目的地→电话告知收件人→收件人签收→交快递件，重复以上过程，直到所有需要送的快递都处理完了。
（3）公交司机……
（4）作业流程……
……
以上场景都有一个共同的特点：有条件地重复地做一件事，每一次做的事情不同但类似。
程序是为了解决实际问题的，实际问题中存在着重复动作，那么程序中也应该有相应的描述，这就是循环。
2、循环的作用
思考：假如我有个女朋友，有一天我们闹矛盾生气了，女朋友说：道歉，说100遍“老婆大人，我错了”。这个时候程序员会怎么做？
答：100遍print('老婆大人，我错了')
太麻烦了，有没有更好的办法呢？我们难道print输出语句要复制粘贴100次嘛？
答：其实不用这么麻烦，以上输出代码中有很多重复的地方，我们只要重复执行100次相同的代码即可，这就是循环！
循环的作用是什么？
答：让代码高效的重复执行
3、循环的种类
在Python中，循环一共分为两大类：while循环与for循环
思考问题：while循环和for循环如何选择呢？
① 对于循环次数已知的情况，建议使用while循环
② 对于循环次数未知的情况，建议使用for循环
三、while循环基本语法及其应用
1、while循环的基本语法
# ① 定义一个计数器（初始化一个计数器） i = 0或1 # ② 编写while循环结构 while 循环条件(判断 计数器 是否达到了目标位置): 循环体1 循环体2 ... # ③ 在循环内部更新计数器 i = i + 1 或 i += 1
普及小知识：在计算机程序中，计数器大部分都是从0开始的。
总结：while循环三步走
① 初始化计数器
② 编写循环条件（判断计数器是否达到了目标位置）
③ 在循环内部更新计数器
while循环入门案例：使用while循环，循环输出100遍“老婆大人，我错了”
# ① 初始化计数器 i = 0 # ② 编写循环条件（判断计数器是否达到了100） while i < 100: print('老婆大人，我错了') # ③ 在循环体内部更新计数器 i += 1
2、while循环的执行流程
建议大家使用Debug调试工具，查看while循环的运行流程。
# ① 初始化计数器 i = 0 # ② 编写循环条件（判断计数器是否达到了100） while i < 100: print('老婆大人，我错了') # ③ 在循环体内部更新计数器 i += 1
下断点，开始Debug调试：
① 代码都是顺序执行，首先执行到第2行，对变量i进行赋值操作，初始值为0
② 当程序遇到while循环时，首先要把我们的计数器与循环条件进行比较i < 100，如果条件成立，则进入循环内部，执行内部代码。
③ 在循环体内部，针对本次循环进行计数器更新操作 i = i + 1或 i += 1
④ 更新完毕后，把更新后的计数器与循环条件再次进行比较i < 100，如果条件成立，继续进入循环内部，执行内部代码。
...
⑤ 直到，i更新后结果为100时，再次进行循环条件判断，发现不满足，则整个while循环结束。
while循环流程图：
3、while循环案例
案例1：使用while循环求1..100的和
分析：定义一个while循环，让其可以帮助我们计算 1 + 2 + 3 + 4 + 5 ... + 100，结果：5050
大问题拆解为小问题：
① 使用while循环，循环100次
# 第一步：初始化计数器 i = 1 # 第二步：编写循环条件 while i <= 100: print(i) # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10... # 第三步：更新计数器的值 i += 1
② 在循环体内部，累计求和
# 第四步：定义一个变量，用于得到最终的运算结果 result = 0 # 第五步：想办法，让result = 变量i累加后的结果
③ 最终代码
# 第一步：初始化计数器 i = 1 # 第四步：定义一个result变量，用于接收累加后的结果 result = 0 # 第二步：编写循环条件 while i <= 100: # 第五步：循环累加变量i result += i # 第三步：更新计数器的值 i += 1 print(f'1~100累加后的结果：{result}')
☆ 首先定义变量i和变量result，进行初始化赋值
☆ 判断变量i是否满足循环条件，如果满足循环条件，则进入到循环体内部，执行内部代码
思考：如何让变量i进行累加，然后赋予给result
result = i
第一次循环式，i = 1，result = 0，如果想获取累加的结构，则result = result + i
result = 0 + 1
计数器更新，i += 1，i变成2，然后i <= 100，继续执行循环内部代码
result = result + i 换成数值 result = 1 + 2
依次类推
result = result + i
简写
result += i
案例2：求1~100之间，所有偶数的和
什么是偶数：所谓的偶数，就是能被2整除的数字就是偶数，数学中可以使用2n来表示偶数。(Python代码 => if 数值 % 2 == 0 代表它是一个偶数)
知识点：在while循环中，我们还可以结合if进行判断。
第一步：求出1~100之间，所有的偶数
# 初始化计数器 i = 1 # 编写循环条件 while i <= 100: # 将来写代码的位置 # 更新计数器 i += 1
第二步：在循环体中，引入if条件判断，判断变量i是否为一个偶数
# 初始化计数器 i = 1 # 编写循环条件 while i <= 100: # 将来写代码的位置 if i % 2 == 0: # 代表变量i是一个偶数 print(i) # 更新计数器 i += 1
第三步：引入result变量，初始值为0，然后对第二步中得到的所有偶数进行累加
# 初始化计数器 i = 1 # 定义result，用于接收所有偶数的和 result = 0 # 编写循环条件 while i <= 100: # 将来写代码的位置 if i % 2 == 0: # 代表变量i是一个偶数 result += i # 更新计数器 i += 1 print(f'1~100之间所有偶数的和：{result}')
4、编写循环式常见问题
i = 1 result = 0 while i <= 100: if i % 2 == 0: result += i i += 1 print(f'1~100之间所有偶数的和：{result}')
问题的原因：在于i += 1缩进了2次，导致其和if形成了一个整体。while循环中计数器无法更新，最终导致以上代码出现了死循环。
四、循环中的两大关键词
1、两大关键词
在Python循环中，经常会遇到两个常见的关键词：break 与 continue
break：代表终止整个循环结构
continue：代表中止当前本次循环，继续下一次循环
2、举个栗子
举例：一共吃5个苹果，吃完第一个，吃第二个…，这里"吃苹果"的动作是不是重复执行？
情况一：如果吃的过程中，吃完第三个吃饱了，则不需要再吃第4个和第5个苹果，即是吃苹果的动作停止，这里就是break控制循环流程，即终止此循环。
情况二：如果吃的过程中，吃到第三个吃出一个大虫子...,是不是这个苹果就不吃了，开始吃第四个苹果，这里就是continue控制循环流程，即退出当前一次循环继而执行下一次循环代码。
3、break关键字
情况一：如果吃的过程中，吃完第三个吃饱了，则不需要再吃第4个和第5个苹果，即是吃苹果的动作停止，这里就是break控制循环流程，即终止此循环。
# 初始化计数器 i = 1 # 编写循环条件 while i <= 5: # 当变量i == 4的时候，终止循环 if i == 4: print('我已经吃饱了，实在吃不下了...') break # 正在吃第几个苹果 print(f'正在吃第{i}个苹果') # 更新计数器 i += 1
4、continue关键字
情况二：如果吃的过程中，吃到第三个吃出一个大虫子...,是不是这个苹果就不吃了，开始吃第四个苹果，这里就是continue控制循环流程，即退出当前一次循环继而执行下一次循环代码。
# 初始化计数器 i = 1 # 编写循环条件 while i <= 5: # 当变量i == 3的时候，中止当前循环，继续下一次循环 if i == 3: # 手工更新计数器(非常重要) i += 1 print('吃到了一只大虫子，这个苹果不吃了...') continue print(f'正在吃第{i}个苹果') # 更新计数器 i += 1
如果在使用continue的时候，不手工更新计数器会有什么后果呢？
答：会出现死循环，建议使用Debug调试工具观看
5、死循环概念
在编程中一个靠自身控制无法终止的程序称为“死循环”。
在Python中，我们也可以使用while True来模拟死循环：
while True: print('你是风儿我是沙，缠缠绵绵到天涯')
6、while循环案例：猜数字
需求：计算机从1 ~ 10之间随机生成一个数字，然后提示输入数字，如果我们输入的数字与随机数相等，则提示恭喜你，答对了。如果输入的数字比随机数大，则提示，猜大了。反之，则提示猜小了，一共有3次机会。
分析：① 编写一个循环，循环3次。② 要从1 ~ 10之间选择一个随机数 ③ if分支判断
import random # 第一步：定义一个计数器 i = 0 # 第四步：生成1 ~ 10之间的随机数 secretNum = random.randint(1, 10) # 第二步：编写循环条件 while i < 3: # 第五步：提示用户输入一个数字 userNum = int(input('请输入您猜的数字（范围1~10之间）:')) # 第六步：判断用户输入的数字是否与随机数相等 if secretNum == userNum: print('恭喜你，才对了') break elif secretNum < userNum: print('猜大了') elif secretNum > userNum: print('猜小了') # 第三步：更新计数器 i += 1
五、while循环嵌套
1、循环嵌套的引入
故事梗概：有天女朋友又生气了，惩罚：说3遍“老婆大人， 我错了”，这个程序是不是循环即可？但如果女朋友说：还要刷今天晚饭的碗，这个程序怎么书写？
# 初始化计数器 i = 1 # 编写循环条件 while i <= 3: print('老婆大人，我错了') # 更新计数器 i += 1 print('刷今天的碗')
但如果女朋友还是生气，把这套惩罚要连续3天都执行，有如何书写程序？
# 初始化外层计数器 j = 1 # 编写外层循环条件 while j <= 3: # 初始化计数器 i = 1 # 编写循环条件 while i <= 3: print('老婆大人，我错了') # 更新计数器 i += 1 print('刷今天的碗') # 更新外层计数器 j += 1
2、循环嵌套的基本语法
编写一个简单的while循环结构
# 初始化计数器 i = 0 或 i = 1 # 编写循环条件 while i < 边界值: 循环体代码 # 更新计数器 i += 1
所谓的while嵌套循环就是在while循环的基础上，把循环体代码更换为一层while循环，就组成了while嵌套循环。
# 第一步：初始化外层循环计数器 i = 1 # 第二步：编写外层循环的条件 while i <= 3: # 第四步：初始化内层循环计数器 j = 1 # 第五步：编写内层循环的条件 while j <= 3: 循环体代码 # 第六步：更新内层循环计数器 j += 1 # 第三步：更新外层循环计数器 i += 1
结构如下：
3、循环嵌套的执行流程
while循环嵌套执行流程口诀：在while循环嵌套的执行过程中，外层循环1次，内层循环N次。（时钟 => 分针和秒针，分针就相当于外层循环，秒针就相当于内层循环）
想具体了解while嵌套循环的执行流程，建议使用Debug调试。
循环嵌套的总次数 = 外层循环次数 * 内层循环次数
4、循环嵌套的几个案例
案例1：打印5行5列的正方形，单元格中使用*号进行填充
示例代码：
# 方法一：直接print打印 # print("* * * * *") # print("* * * * *") # print("* * * * *") # print("* * * * *") # print("* * * * *") # 方法二：使用单层while循环 # i = 1 # while i <= 5: # print("* * * * *") # i += 1 # 方法三：使用单层while循环 + 运算符 # i = 1 # while i <= 5: # print("* " * 5) # i += 1 # 方法四：使用while循环嵌套 i = 1 while i <= 5: # print("* * * * *") j = 1 while j <= 5: print("* ", end='') j += 1 # 换行 print('') i += 1
使用Debug工具对while嵌套循环进行调试可知，在正方形案例中，外层的while主要用于控制行row信息，内层的wihle循环主要用于控制列信息col。
案例2：打印直角三角形，特征：一共有5行，第1行，有1列。第2行，有2列，第3，有3列。
分析：如果采用wihle循环嵌套，外层应该循环5次，内层循环次数有一定的规则
1 循环1次
2 循环2次
3 循环3次
4 循环4次
5 循环5次
# 定义外层循环计数器 i = 1 # 编写外层循环的循环条件 while i <= 5: # 定义内层循环计数器 j = 1 # 编写内层循环的循环条件 while j <= i: print('* ', end='') j += 1 print('') # 更新外层循环计数器 i += 1
案例3：使用while嵌套循环打印 9 x 9乘法表
第一步：使用while嵌套循环打印9行的直角三角形
# 初始化外层循环计数器 i = 1 # 编写外层的循环条件 while i <= 9: # 初始化内层循环计数器 j = 1 # 编写内层的循环条件 while j <= i: print('*', end=' ') # 更新内层循环的计数器 j += 1 print('') # 更新外层循环计数器 i += 1
第二步：把小星星换成具体的数值
# 初始化外层循环计数器 i = 1 # 编写外层的循环条件 while i <= 9: # 初始化内层循环计数器 j = 1 # 编写内层的循环条件 while j <= i: print(f'{j} x {i} = {i * j}', end=' ') # 更新内层循环的计数器 j += 1 print('') # 更新外层循环计数器 i += 1
六、for循环基本语法及其应用
1、for循环基本语法
for循环结构主要用于（序列 => 字符串、列表、元组、集合以及字典）类型数据的遍历（循环）操作。
另外当循环次数未知的情况，建议使用for循环。
for 临时变量 in 序列: 重复执行的代码1 重复执行的代码2
案例：使用for循环遍历字符串"itheima"
str1 = 'itheima' for i in str1: print(i)
使用Debug调试以上代码可知：for循环功能非常强大，可以自动判断序列的长度，长度为多少，则for循环就循环多少次。每次循环时，系统会自动将序列中的每个元素赋值给变量i，赋值完成后，for循环内部会自动更新计数器，向后移动一位，继续循环，直至元素全部循环结束。
2、range方法（函数）
Python2 range() 函数返回的是列表，而在Python3中 range() 函数返回的是一个可迭代对象（类型是对象），而不是列表类型， 所以打印的时候不会打印列表。（由于我们还未学习面向对象，为了方便大家理解，你可以简单的将其理解为一个序列结构）
主要作用：用于生成一段连续的内容，从0到9
基本语法：
range(stop) range(start, stop[, step]) start: 计数从 start 开始。默认是从 0 开始。例如range（5）等价于range（0， 5）; stop: 计数到 stop 结束，但不包括 stop。例如：range（0，5） 是 [0, 1, 2, 3, 4] 没有 5 step：步长，默认为1。例如：range（0，5） 等价于 range(0, 5, 1)
range有一个口诀：顾头不顾尾，包含头部信息，但是不包含尾部信息，如range(10)，则返回0~9之间的序列，又比如range(0, 5)代表返回0 ~ 4之间的序列。
案例：for循环与range方法，使用for循环，循环5次
for i in range(5): print(i)
3、for循环案例
案例1：使用for循环，求1 ~ 100的和
# 定义一个变量，用于接收1~100的和 result = 0 # 从1开始循环，循环100次 for i in range(1, 101): result += i print(f'1~100的和为{result}')
案例2：使用for循环，求1 ~ 100之间所有偶数的和
# 定义一个变量，用于接收1~100之间所有偶数的和 result = 0 # 从1开始循环，循环100次 for i in range(1, 101): if i % 2 == 0: result += i print(f'1~100之间所有偶数的和为{result}')
4、循环中的两大关键字
在循环结构中存在两个关键字：break和continue
break：主要功能是终止整个循环
案例：遇到字符'e'，则终止整个循环
str1 = 'itheima' for i in str1: if i == 'e': break print(i)
continue：主要功能是中止当前循环，继续下一次循环
案例：遇到字符'e'，跳过循环，继续下一次循环
str1 = 'itheima' for i in str1: if i == 'e': continue print(i)
5、综合案例：使用for循环实现用户名+密码认证
案例：用for循环实现用户登录
① 输入用户名和密码
② 判断用户名和密码是否正确（username='admin'，password='admin888'）
③ 登录仅有三次机会，超过3次会报错
分析：用户登陆情况有3种:
① 用户名错误(此时便无需判断密码是否正确) -- 登陆失败
② 用户名正确 密码错误 --登陆失败
③ 用户名正确 密码正确 --登陆成功
# 定义变量，用于记录登录次数 trycount = 0 # 循环3次，因为超过3次就会报错 for i in range(3): # 更新登录次数 trycount += 1 # 提示用户输入账号与密码 username = input('请输入您的登录账号：') password = input('请输入您的登录密码：') # 判断用户名是否正确 if username == 'admin': # 判断密码是否正确 if password == 'admin888': print('恭喜你，登录成功') break else: print('密码错误') print(f'您还有{3 - trycount}次输入机会') else: print('用户名错误') print(f'您还有{3 - trycount}次输入机会')
6、for循环嵌套
所谓for循环嵌套，就是一个for循环里面嵌套另外一个for循环的写法。
当循环结构相互嵌套时，位于外层的循环结构常简称为外层循环或外循环，位于内层的循环结构常简称为内层循环或内循环。
基本语法：
# 外层循环 for i in 序列1: # 内层循环 for j in 序列2: 循环体
案例：使用for循环嵌套实现打印九九乘法表
分析：外层循环主要用于控制循环的行数，内层循环用于控制列数
for i in range(1, 10): for j in range(1, i+1): print(f'{j} x {i} = {i * j}', end=' ') # 打印换行符 print('')
七、while循环与for循环中的else结构
1、为什么需要在while循环中添加else结构
循环可以和else配合使用，else下方缩进的代码指的是当循环正常结束之后要执行的代码。
强调：'正常结束'，非正常结束，其else中的代码时不会执行的。（如遇到break的情况）
2、while循环中else的基本语法
需求：女朋友生气了，要惩罚：连续说5遍“老婆大人，我错了”，如果道歉正常完毕后女朋友就原谅我了，这个程序怎么写？
# 初始化计数器 i = 0 # 编写循环条件 while i < 5: print('老婆大人，我错了') # 更新计数器 i += 1 # 循环结束后，女朋友就原谅我了 print('好开森，女朋友原谅我了...')
思考： 这个print是不是没有循环也能执行？那我们应该如何解决呢？
答：使用while...else结构
# 初始化计数器 i = 0 # 编写循环条件 while i < 5: print('老婆大人，我错了') # 更新计数器 i += 1 # 循环结束后，女朋友就原谅我了 else: print('好开森，女朋友原谅我了...')
3、break关键字对while...else结构的影响
需求：女朋友生气，要求道歉5遍：老婆大人，我错了。道歉到第三遍的时候，媳妇埋怨这一遍说的不真诚，是不是就是要退出循环了？这个退出有两种可能性：
① 更生气，不打算原谅，也不需要道歉了，程序如何书写？
② 只一遍不真诚，可以忍受，继续下一遍道歉，程序如何书写？
# 初始化计数器 i = 0 # 编写循环条件 while i < 5: if i == 2: print('这遍说的不够真诚') break print('老婆大人，我错了') # 更新计数器 i += 1 # 循环结束后，女朋友就原谅我了 else: print('好开森，女朋友原谅我了...')
由运行结果可知，如果我们在while循环中，使用了break，一旦break语句执行了，则else语句则不会输出。
4、continue关键字对while...else结构的影响
# 初始化计数器 i = 0 # 编写循环条件 while i < 5: if i == 2: i += 1 print('这遍说的不够真诚') continue print('老婆大人，我错了') # 更新计数器 i += 1 # 循环结束后，女朋友就原谅我了 else: print('好开森，女朋友原谅我了...')
5、for循环结构中的else结构
基本语法：
for 临时变量 in 序列: 循环体 else: 当for循环正常结束后，返回的代码
6、break关键字对for...else结构的影响
str1 = 'itheima' for i in str1: if i == 'e': print('遇e不打印') break print(i) else: print('循环正常结束之后执行的代码')
7、continue关键字对for...else结构的影响
str1 = 'itheima' for i in str1: if i == 'e': print('遇e不打印') continue print(i) else: print('循环正常结束之后执行的代码')
八、小海龟会画画
1、小海龟模块
在Python3版本中，新增加了一个模块叫做turtle（海龟），专门用于绘制图形图像
2、模块如何使用
① 导入模块 import turtle ② 使用turtle模块中已经定义好的方法 turtle.forward(数值) # 从左向右，绘制一条指定长度的横线（像素） 1980 * 1024
3、手绘一条直线
import turtle import time # 绘制一条100像素的横线 turtle.forward(100) # 休眠10s time.sleep(10)
4、使用turtle模块+for循环绘制五角星
import turtle import time # 循环5次 turtle.pencolor('red') for i in range(5): turtle.forward(100) turtle.right(144) time.sleep(10)
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