PythonLearn/01_python基础/1_6_循环

第 1-6 课：循环

一、本课目标

完成本课后，你应该能够：

1. 解释循环为什么能减少重复代码；
2. 使用 for 循环按照指定次数重复执行代码；
3. 使用 range() 生成整数序列；
4. 使用 while 在条件成立期间重复执行；
5. 使用计数器记录执行次数；
6. 使用累加器汇总一组数据；
7. 在循环中结合 if 进行判断；
8. 使用 break 提前结束循环；
9. 使用 continue 跳过本次循环；
10. 识别并避免常见的死循环。

二、前置知识

开始本课前，你应该已经掌握：

• 变量与基础数据类型；
• 数字计算和比较运算；
• if...elif...else 条件判断；
• input() 和类型转换；
• 代码块需要使用四个空格缩进。

三、为什么需要循环

如果要输出五次学习提醒，可以重复写五行：

print("开始学习 Python")
print("开始学习 Python")
print("开始学习 Python")
print("开始学习 Python")
print("开始学习 Python")

这种写法存在明显问题：

• 重复代码很多；
• 修改文字时要修改多个位置；
• 执行次数较大时无法手工编写；
• 容易漏写或写错。

循环（Loop）可以让一段代码重复执行：

for count in range(5):
    print("开始学习 Python")

循环的核心思想是：让计算机负责重复，人只需要描述重复规则。

四、for 循环

for 循环适合处理“已经知道重复次数”或“依次处理一组数据”的场景。

基本结构：

for 循环变量 in 可迭代对象:
    重复执行的代码

第一次接触“可迭代对象”时，可以先把它理解为能够依次提供数据的对象。字符串、列表和 range() 都可以依次提供数据。

示例：

for count in range(3):
    print("正在进行 Agent 学习打卡")

输出三次相同内容。

每次循环时，range(3) 会依次提供一个整数，并临时保存到循环变量 count 中。

五、认识 range()

range() 用于表示一个整数范围，经常与 for 配合。

5.1 range(结束值)

for number in range(5):
    print(number)

输出：

0
1
2
3
4

关键规则：从 0 开始，包含开始值，不包含结束值。

因此 range(5) 提供 5 个整数，但最后一个整数是 4。这种“不包含结束值”的规则在 Python 中非常常见。

5.2 range(开始值, 结束值)

for day in range(1, 6):
    print(day)

输出 1 到 5。6 仍然不包含在范围中。

如果希望显示“第 1 次”到“第 5 次”，range(1, 6) 通常比 range(5) 更直观。

5.3 range(开始值, 结束值, 步长)

步长表示每次增加多少：

for number in range(0, 11, 2):
    print(number)

输出：

0
2
4
6
8
10

步长也可以是负数：

for number in range(5, 0, -1):
    print(number)

输出从 5 到 1，可用于倒计时。

六、使用循环变量

循环变量会在每次循环时保存当前数据：

for day in range(1, 4):
    print(f"第 {day} 天：完成 Python 学习")

输出：

第 1 天：完成 Python 学习
第 2 天：完成 Python 学习
第 3 天：完成 Python 学习

循环变量应使用有意义的名称，例如 day、task_number，避免长期使用难以理解的 a、x。

七、遍历字符串

for 也能依次取得字符串中的每个字符：

for character in "Agent":
    print(character)

输出：

A
g
e
n
t

这种“从头到尾依次取出数据”的操作称为遍历（Traversal）。以后学习列表、字典和文件时，会经常使用遍历。

八、计数器

计数器（Counter）是用来记录次数的变量。

completed_count = 0

for task_number in range(1, 6):
    completed_count += 1

print(f"已完成 {completed_count} 个任务")

执行过程：

1. 循环前把计数器初始化为 0；
2. 每次循环执行 completed_count += 1；
3. 循环五次后，计数器变为 5。

初始化必须写在循环外。如果写在循环内，每次都会重新变回 0。

九、累加器

累加器（Accumulator）用于把多次产生的数值汇总起来。

total_hours = 0.0

for day in range(1, 6):
    daily_hours = float(input(f"请输入第 {day} 天的学习小时数："))
    total_hours += daily_hours

print(f"总学习时间：{total_hours} 小时")

total_hours 的变化过程可能是：

初始值：0.0
第 1 天后：2.0
第 2 天后：3.5
第 3 天后：6.0

计数器通常每次增加固定值；累加器通常加入每次得到的实际数据。

十、循环与条件判断结合

循环中可以使用 if：

passed_count = 0

for score in range(55, 101, 15):
    if score >= 60:
        passed_count += 1
        print(f"{score} 分：通过")
    else:
        print(f"{score} 分：未通过")

print(f"通过数量：{passed_count}")

注意缩进层级：

• for 内部缩进一级；
• if 内部再缩进一级；
• 回到循环外时取消全部循环缩进。

十一、while 循环

while 的中文含义是“当……时”。只要条件为 True，循环就会继续。

基本结构：

while 条件:
    重复执行的代码

示例：

current_day = 1

while current_day <= 3:
    print(f"完成第 {current_day} 天学习")
    current_day += 1

执行过程：

1. current_day 初始为 1；
2. 判断 current_day <= 3，成立则执行循环；
3. 输出后把 current_day 增加 1；
4. 回到条件处重新判断；
5. 当 current_day 变为 4 时，条件为 False，循环结束。

十二、for 和 while 如何选择

通常可以这样判断：

• 已知需要重复多少次：优先考虑 for；
• 不知道次数，只知道结束条件：优先考虑 while。

示例场景：

依次处理 7 天学习记录 → for
重复询问密码直到输入正确 → while
输出 1 到 100 → for
余额大于 0 时继续扣费 → while

两者有时可以互相改写，但应选择更能表达业务意图的方式。

十三、避免死循环

死循环（Infinite Loop）是无法自然结束的循环。

错误示例：

current_day = 1

while current_day <= 3:
    print(current_day)

循环中没有修改 current_day，条件会一直为 True，程序不断输出 1。

编写 while 时必须检查：

1. 条件中的变量是否会发生变化；
2. 变化方向是否会逐渐接近结束条件；
3. 是否存在明确的退出方式。

如果程序意外进入死循环，可以在终端中按 Ctrl + C 尝试停止。

十四、使用 break 提前结束循环

break 表示立即结束当前循环：

while True:
    command = input("请输入命令，输入 exit 结束：")

    if command == "exit":
        break

    print(f"正在处理命令：{command}")

print("程序已结束")

while True 本身会无限循环，但遇到 break 后可以退出。只有存在清晰退出条件时，才应使用这种结构。

break 只结束它所在的最近一层循环，不会直接结束整个 Python 程序。

十五、使用 continue 跳过本次循环

continue 表示跳过本次循环剩余代码，直接开始下一次循环：

for day in range(1, 6):
    if day == 3:
        continue

    print(f"记录第 {day} 天学习数据")

第 3 天不会输出，其他天正常输出。

可以把两者简单区分为：

• break：整个循环到此结束；
• continue：只跳过当前这一次，循环还会继续。

十六、嵌套循环初步认识

循环内部还可以包含循环：

for week in range(1, 3):
    for day in range(1, 4):
        print(f"第 {week} 周，第 {day} 天")

外层循环每执行一次，内层循环都会完整执行三次，因此一共输出 2 × 3 = 6 行。

嵌套循环容易增加理解和运行成本。本课只要求看懂简单结构，练习不强制使用。

十七、运行本课示例

在 PowerShell 中执行：

cd D:\Code\Python\01_python基础\1_6_循环
python loops.py

示例会演示：

• range() 的三种常见形式；
• 计数和累加；
• 循环结合条件判断；
• while 的变量更新；
• break 和 continue。

示例不需要用户输入，可以直接运行并对照注释观察结果。

十八、常见错误

18.1 忘记冒号

for 和 while 行末都必须使用英文冒号 :。

18.2 循环体没有缩进

属于循环的代码必须统一缩进四个空格。

18.3 range() 结束值理解错误

range(1, 5) 提供 1、2、3、4，不包含 5。

18.4 把计数器初始化写在循环内

这样每次循环都会重置，无法正确累计。

18.5 while 忘记更新条件变量

这很可能造成死循环。

18.6 混淆 break 与 continue

break 结束循环，continue 只跳过当前一次。

18.7 循环变量命名没有含义

优先使用 day、task_number 等名称，帮助读者理解当前遍历的数据。

十九、课堂练习

打开 practice.py，完成“Agent 学习打卡统计器”。程序需要收集连续多天的学习时长，统计总时长、有效学习天数和达标情况。

运行命令：

python practice.py

建议先使用以下数据测试：

计划打卡天数：5
第 1 天：2
第 2 天：0
第 3 天：1.5
第 4 天：-1
第 5 天：3

约定：

• -1 表示本次数据无效，使用 continue 跳过；
• 0 是有效记录，但不算完成学习；
• 大于 0 算一个有效学习日；
• 累计学习时长达到 5 小时视为总目标达标。

使用上述数据时，预期总时长为 6.5 小时，有效学习日为 3 天，无效记录为 1 条，总目标达标。

二十、思考题

1. range(5) 会提供哪些整数？
2. 为什么 range(1, 6) 可以表示第 1 到第 5 次？
3. 计数器与累加器有什么区别？
4. 哪些场景更适合使用 while？
5. break 和 continue 有什么区别？
6. while 循环为什么容易出现死循环？
7. 循环中的 if 为什么通常会比循环多一级缩进？

二十一、本课小结

• 循环用于重复执行代码；
• for 适合已知次数或依次处理数据的场景；
• range() 包含开始值，不包含结束值；
• 计数器记录次数，累加器汇总数值；
• while 在条件为真时持续执行；
• while 中必须确保条件最终能够变为假；
• break 提前结束循环；
• continue 跳过当前一次循环；
• 循环可以与条件判断结合，实现更真实的业务逻辑。

二十二、验收标准

• 能使用 for 和 range() 重复执行代码；
• 能解释 range() 为什么不包含结束值；
• 能使用计数器和累加器；
• 能在循环中使用条件判断；
• 能编写可以正常结束的 while 循环；
• 能区分 break 和 continue；
• 能完成并运行 practice.py；
• 能使用建议数据得到正确统计结果；
• 能回答七道思考题。