『无为则无心』Python基础 — 14、Python流程控制语句（while循环语句）
为了方便我们控制程序的运行流程，编程语言一般都会有基本的流程控制结构，包括：顺序结构、选择结构、循环结构。
本篇文章主要说明Pyhton循环结构的while循环语句。
1、什么是循环结构
（1）概念
循环结构是指在实际问题中有许多具有规律性的重复操作，因此在程序中就需要重复执行某些语句。为解决此类常见的问题而设置的一种程序结构。它由循环体中的条件，判断继续执行某个功能还是退出循环。
（2）循环语句的作用
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“媳妇儿，我错了”。这个时候程序员会怎么做？
答：100遍
print('媳妇儿，我错了')
思考：复制粘贴100次吗？
答：重复执行100次一样的代码，程序中循环即可。
循环的作用：让代码更高效的重复执行。
（3）循环语句的分类
在Python中，循环分为while和for两种，最终实现效果相同。
2、while循环
（1）while循环的语法
while 条件表达式:
# 循环体（代码块）
条件成立重复执行的代码1
条件成立重复执行的代码2
......
执行流程：
while语句在执行时，会先对while后的条件表达式进行求值判断，
如果判断结果为True，则执行循环体（代码块），
循环体执行完毕，继续对条件表达式进行求值判断，以此类推，
直到判断结果为False，则循环终止。
快速体验：
需求：复现重复执行100次print('媳妇儿，我错了')（输出更简洁一些，我们这里设置5次）。
分析：初始值是0次，终点是5次，重复做的事情输出“媳妇儿， 我错了”。
# 循环的计数器（表示循环的次数）
i = 0 # 计数器默认习惯从0开始
while i < 5:
print('媳妇儿，我错了')
# 计数器+1
i += 1
print('任务结束')
（2）while循环的应用
1）应用一：计算1-100累加和
分析：1-100的累加和，即1 + 2 + 3 + 4 +….，即前两个数字的相加结果 + 下一个数字( 前一个数字 + 1)。
"""
1. 准备做计数器
2. 准备变量，保存将来运算的结果
3. 循环做加法运算
4. 打印结果
"""
i = 1 # 计数器
result = 0 # 累加结果
# 累加运算
while i <= 100:
# 加法运算 前两个数的结果 + 第三个数
# 每计算一次执行加法，则更新一次result变量的值
result += i
# 计数器+1
i += 1
# 打印最终结果：输出5050
print(result)
注意：为了验证程序的准确性，可以先改小数值，验证结果正确后，再改成1-100做累加。
2）应用二：计算1-100偶数累加和
分析：1-100的偶数和，即 2 + 4 + 6 + 8....，得到偶数的方法如下：
- 偶数即是和2取余结果为0的数字，可以加入条件语句判断是否为偶数，为偶数则累加
- 初始值为0 / 2 , 计数器每次累加2
方法一：条件判断和2取余数则累加
# 方法一：条件判断和2取余数为0则累加计算
"""
1. 准备计数器变量
2. 准备保存结果的变量result
3. 循环加法运算
如果是偶数才加法运算，和2取余数为0
4. 输出结果
"""
i = 1
result = 0
while i <= 100:
if i % 2 == 0:
result += i
i += 1
# 输出2550
print(result)
方法二：计数器控制偶数累加
# 方法二：计数器控制增量为2
i = 0
result = 0
while i <= 100:
result += i
i += 2
# 输出2550
print(result)
"""
两种实现方式都可以正确实现，
但是更推荐使用第一种方式，
因为第一种是程序去判断一个数是否是偶数，
而第二种方式，是根据我们的经验，
使用的简便方法。
所以推荐使用计算机计算的方式。
但是在实际开发中，在正确实现功能的前提下，
我们可能更注重代码的简洁性和可读性，
还有就是代码的空间复杂度和时间复杂度。
"""
3）应用三：获得1000内的水仙花数
分析：水仙花数是指一个 3 位数，它的每个位上的数字的 3次幂之和等于它本身（例如：1^3 + 5^3+ 3^3 = 153）。
# 获取1000以内的三位数
# 因为水仙花数是一个三位数，所以从100开始
i = 100
while i < 1000:
# 获取三位数的百位数，十位数，个位数
# 假设，i的百位数是a，十位数b，个位数c
# 求i的百位数，对100整除
a = i // 100
# 求i的十位数，有很多算法，可以自己拓展。
# 方式一
# 先整除10.获得的结果在模以10，就得到10位上的数字了。
# b = i // 10 % 10
# 方式二
# (i - a * 100)得到十位和个位数，在模以10
b = (i - a * 100) // 10
# 求i的个位数字
c = i % 10
# print(i , a , b , c)
# 判断i是否是水仙花数
if a**3 + b**3 + c**3 == i :
print(f'水仙花数{i}')
i += 1
3、while语句的死循环
（1）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while循环语句中，条件表达式恒为True的循环语句，称为就是while死循环语句，它会一直运行，慎用！
# 死循环示例：
while True :
print('hello')
（2）总结
循环结构的三个要素（表达式）
# 1、初始化表达式，
# 通过初始化表达式初始化一个变量，
# 也就是计数器。
i = 0
# 2、条件表达式，
# 条件表达式用来设置循环执行的条件
while i < 10 :
print(i)
# 3、更新表达式，让计数器自增或自减，
# 条件变量一定要更新，保证循环能够正常结束。
i += 1
4、break和continue
break和continue是循环中满足一定条件退出循环的两种不同方式。
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个和第五个苹果，即是吃苹果的动作停止，这里就是break控制循环流程，即用来立即退出循环语句（包括else中的语句也不执行）。
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，即退出当前的循环，继而执行下一次循环代码。
（1）情况一：break
"""
执行结果：
吃了第1个苹果
吃了第2个苹果
吃了第3个苹果
吃饱了不吃了
"""
i = 1 # 应该0开始，写1是为了方便输出
while i <= 5:
if i == 4: # 吃饱的条件
print(f'吃饱了不吃了')
# 满足条件，退出整个while循环
break
print(f'吃了第{i}个苹果')
i += 1
（2）情况二：continue
"""
执行结果：
吃了第1个苹果
吃了第2个苹果
大虫子，第3个不吃了
吃了第4个苹果
吃了第5个苹果
"""
i = 1
while i <= 5:
if i == 3:
print(f'大虫子，第{i}个不吃了')
# 在执行continue之前一定要修改计数器，
# 否则会陷入死循环
i += 1
continue
print(f'吃了第{i}个苹果')
i += 1
注意：如果在嵌套循环中，也就是循环中还嵌套着循环的时候，break和continue都是只对离他最近的循环起作用。
5、while循环嵌套
（1）应用场景
故事梗概：有天女朋友又生气了，惩罚：说3遍“媳妇儿， 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？
while 条件表达式:
print('媳妇儿， 我错了')
print('刷晚饭的碗')
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？
while 条件表达式:
while 条件表达式:
print('媳妇儿， 我错了')
print('刷晚饭的碗')
（2）语法
while 条件表达式1:
条件1成立执行的代码
......
while 条件表达式2:
条件2成立执行的代码
......
总结：所谓
while循环嵌套，就是一个while里面嵌套一个while的写法，每个while和之前的基础语法是相同的。
（3）快速体验：复现场景
"""
步骤1. 循环打印3次媳妇儿，我错了。
步骤2. 今天晚饭后刷碗
步骤3. 上面是一套惩罚，这一套惩罚要重复执行3天
一套惩罚要重复执行，
放到一个while循环里面。
"""
j = 0 # 天数计数器
while j < 3:
i = 0 # 道歉计数器
while i < 3:
print('媳妇儿，我错了')
i += 1
print('刷晚饭的碗')
print(f'一套惩罚结束---第{j + 1}天---------')
j += 1
"""
执行结果：
媳妇儿，我错了
媳妇儿，我错了
媳妇儿，我错了
刷晚饭的碗
一套惩罚结束---第1天---------
媳妇儿，我错了
媳妇儿，我错了
媳妇儿，我错了
刷晚饭的碗
一套惩罚结束---第2天---------
媳妇儿，我错了
媳妇儿，我错了
媳妇儿，我错了
刷晚饭的碗
一套惩罚结束---第3天---------
"""
（4）while循环嵌套执行流程
当内部循环执行完成之后，再执行下一次外部循环的条件判断。
6、while循环嵌套应用
（1）应用一：打印星号(正方形)
需求：
*****
*****
*****
*****
*****
分析：一行输出5个星号，重复打印5行。
代码如下：
"""
步骤1. 打印1个星星
步骤2. 打印一行5个星星： 循环5次步骤1
步骤3. 打印5行星星： 循环5次步骤2
"""
# 重复打印5行星星
j = 0
while j <= 4:
# 一行星星的打印
i = 0
while i <= 4:
# 一行内的星星不能换行，取消print默认结束符\n
print('*', end='')
i += 1
# 每行结束要换行，这里借助一个空的print()函数，
# 利用print()默认结束符换行.
print()
j += 1
总结一下：
- 外层循环控制图形的高度。
- 内层循环控制图形的宽度。
- 循环嵌套时，外层循环没执行一次，内存循环就要执行一圈。
（2）应用二：打印星号(三角形)
需求：
*
**
***
****
*****
分析：
- 一行输出星星的个数和行号是相等的，
也就是每行要重复打印行号数字个星号。 - 将打印行星号的命令重复执行5次实现打印5行。
代码如下：
# 重复打印5行星星
# j表示行号
j = 0
while j <= 4:
# 一行星星的打印
i = 0
# i表示每行里面星星的个数，这个数字要和行号相等
# 所以i要和j联动
while i <= j:
print('*', end='')
i += 1
print()
j += 1
（3）打印九九乘法表
从上边打印三角形的思路引入，来实现代码。
执行结果：
代码如下：
"""
步骤1. 打印一个乘法表达式：x * x = x*x
步骤2. 一行打印多个表达式，
一行表达式的个数和行号数相等，
循环行号次，
一个行内不换行。
步骤3. 打印多行表达式，步骤2循环9次。
**** 一行表达式的个数和行号数相等
"""
# 重复打印9行表达式
j = 1
while j <= 9:
# 打印一行里面的表达式 a * b = a*b
i = 1
while i <= j:
# 乘法表达式 x * x = x*x
print(f'{i}*{j}={j*i}', end='\t')
i += 1
print() # 换行
j += 1
（4）求100以内所有的质数
# 创建一个循环，求1-100以内所有的数
i = 2
while i <= 100:
# 创建一个变量，记录i的状态，默认认为i是质数
flag = True
# 判断i是否是质数
# 获取所有可能成为i的因数的数
j = 2
# while j < i:
# 如36,6之前的因数和6之后的因数是对称的
# 所以不用循环整个i，循环根号就可以了
while j <= i ** 0.5:
# 判断i能否被j整除
if i % j == 0:
# i能被j整除，证明i不是质数，修改flag为False
flag = False
# 一旦进入判断，则证明i一定不是质数，
# 此时内层循环没有继续执行的必要,
# 使用break来退出内层的循环.
break
j += 1
# 验证结果并输出
if flag :
print(i)
i += 1
