《Python语言程序设计》 —2.5　循环语句

2.5　循环语句

通过循环，可以使某些语句重复执行多次。例如，我们要计算从1～n的和，可以使用一个变量sum=0保存求和结果，并设置一个变量i、让其遍历1～n这n个整数；对于i的每一个取值，执行sum+=i的运算；遍历结束后，sum中即保存了求和结果。

提示　“遍历”这个词在计算机程序设计中经常会用到，其表示对某一个数据中的数据元素按照某种顺序进行访问，使得每个数据元素访问且仅访问一次。例如，对于列表ls=[1, 'Python', True]中的3个元素，如果按照某种规则（如从前向后或从后向前）依次访问了1、'Python'、True这3个元素，且每个元素仅访问了一次，则可以说对列表ls完成了一次遍历。

循环语句的执行过程如图2-7所示。其中，语句序列1和语句序列3分别是循环语句前和循环语句后所执行的操作。循环条件判断和语句序列2构成了循环语句：只要满足循环条件，就会执行语句序列2；执行语句序列2后，会再次判断是否满足循环条件。

图2-7　循环语句执行过程

这里介绍Python的两种循环语句的使用方法：for循环和while循环。

2.5.1　for循环

与C/C++语言不同，Python语言中的for循环用于遍历可迭代对象中的每一个元素，并根据当前访问的元素做数据处理，其语法格式如下：

for 变量名 in 可迭代对象:

    语句序列

变量依次取可迭代对象中每一个元素的值，在语句序列中可以根据当前变量保存的元素值进行相应的数据处理。例如，代码清单2-17可以将一个列表中各元素的值依次输出。

代码清单2-17　使用for循环输出列表中的元素

1    ls=['Python','C++','Java']

2    for k in ls:

3        print(k)

执行完毕后，输出下面的结果：

Python

C++

Java

再如，下面的代码可以将一个字典中各元素的键和值依次输出。

1    d={'Python':1,'C++':2,'Java':3}

2    for k in d: #注意for后要写上":"

3        print('%s:%d'%(k,d[k]))

执行完毕后，输出下面的结果：

Python:1

C++:2

Java:3

提示　使用for遍历字典中的元素时，每次获取的是元素的键，通过键可以再获取元素的值。

使用for循环时，如果需要遍历一个数列中的所有数字，则通常利用range函数生成一个可迭代对象。range函数的语法格式如下：

range([beg],end,[step])

其中，beg表示起始数值，end表示终止数值（生成对象中不包含end），step为步长（允许为负值）。如果step省略，则默认以1为步长；如果beg也省略，则默认从0开始。下面的代码展示了range函数的使用方法。

1    print(list(range(1,5,2))) #输出[1, 3]

2    print(list(range(5,-1,-2))) #输出[5, 3, 1]

3    print(list(range(1,5))) #输出[1, 2, 3, 4]

4    print(list(range(5))) #输出[0, 1, 2, 3, 4]

提示　range函数返回的是一个可迭代对象，通过list函数可将该对象转换为列表。

代码清单2-18展示了求1～n的和的计算方法。

代码清单2-18　使用for循环实现1～n的求和

1    n=eval(input('请输入一个大于0的整数：'))

2    sum=0

3    for i in range(1,n+1): #range函数将生成由1～n这n个整数组成的可迭代对象

4        sum+=i

5    print(sum) #输出求和结果

执行程序后，如果输入10，则输出55；如果输入100，则输出5050。

如果希望计算从1～n之间所有奇数的和，则可以编写代码清单2-19所示的代码。

代码清单2-19　使用for循环实现1～n之间所有奇数的和

1    n=eval(input('请输入一个大于0的整数：'))

2    sum=0

3    for i in range(1,n+1,2): #步长2，因此会生成奇数1、3、5……

4        sum+=i

5    print(sum) #输出求和结果

执行程序后，如果输入10，则输出25；如果输入100，则输出2500。

思考　如果希望计算从1～n之间所有是3的倍数的数字的和，应该如何编写程序呢？如果要计算n的阶乘呢？