开源图书《Python完全自学教程》6.5while循环语句
6.5 while 循环语句
for 循环必须以可迭代对象作为被循环的对象，while 循环则不同，它是依据一定的条件进行循环，即只要满足某条件，循环体中的语句“总跑着”。
6.5.1 基本格式
while 循环语句的基本格式是：
while <expression>:
<statements>
如果 <expression> 的布尔值是 True ，则执行循环体内的语句块 <statements>——依然是以缩进标记语句块。
>>> n = 3
>>> while n > 0:
... n -= 1
... print(n)
...
2
1
0
在这段代码中，n 的初始值是 3 ，则 while 后的表达式 n > 0 的布尔值是 True ，于是执行下面的语句块。执行 n -= 1 后 n 的值为 2 （见 print(n) 结果），n > 0 的布尔值还是 True ，继续执行循环体中的语句块，直到 n = 0 ，表达式 n > 0 的布尔值是 False ，停止循环。
再如：
>>> lst = ['java', 'python', 'julia']
>>> while lst:
... print(lst.pop())
...
julia
python
java
依然要判断 while 后面的表达式 lst 的布尔值，因为在上一行定义了该列表不为空，故其布尔值是 True ，于是执行循环体中的语句块。lst.pop() 的功能是删除列表中最后的成员并返回删除对象，直到列表为空，其布尔值为 False ，则终止循环。
如果有兴趣在交互模式中输入下面的代码，会发现一个“神奇”的现象：
>>> while 1:
... print("laoqi")
...
观察到了吗？不看到终端不停地打印 'laoqi' ，就很难体会到什么叫做“死循环”——“循环到死”，无法靠程序自身的控制终止循环，也称“无限循环”。要停止上述“死循环”，最简单的方法就是关掉终端窗口。
6.5.2 break 和 continue 语句
在 Python 关键词中，break 和 continue 两个关键词构成了两个语句：
- break 语句：终止循环，并跳转到循环语句下面的语句；
- continue 语句：跳过此语句后面的循环体中的其他语句，回到循环的开始，并评估是否满足循环条件。
这两个语句可以用于 while 循环，也可以用于 for 循环。以 while 循环为例，其作用效果如图6-5-1所示。
图6-5-1 brak 和 continue 语句
用 break 语句将前面“死循环”的程序改造如下：
#coding:utf-8
'''
whileloop.py
'''
n = 0
while 1:
n += 1
if n >= 3: # (1)
break
print('laoqi')
print('loop end') # (2)
执行效果：
% python whileloop.py
laoqi
laoqi
loop end
对照程序代码和执行结果，当满足注释（1）时，即执行其下的 break ，从而避免无限循环，并跳转到循环语句下面的注释（2）。
下面写一个“猜数游戏”的程序，要求：（1）计算机随机生成一个100以内的正整数；（2）用户通过键盘输入数字，猜测计算机所生成的随机数。注意，用户的输入次数不进行限制。
相较于前述写过的程序，现在这个要求比较复杂，算是一个“大型程序”了。不过，不论面对多么复杂的程序，都要将需求分析清楚——本程序需求已明确，再针对需求制定实现策略。
- 生成随机数：用标准库的 random 模块；
- 获得用户输入的数字：用
input()函数； - 实现不限次数的操作：用 while 循环语句；
- 判断用户的输入是否等于生成的随机数：用 if 语句；
- 猜中了终止循环：用 break 语句。
接下来的工作，就是运用已经学过的知识，将上述策略编写成可执行的程序。建议读者先自己编写，而后与下面的示例代码进行对照，取长补短。此处的代码示例仅仅是一种实现方式，并不是标准答案。
#coding:utf-8
'''
guessnumber.py
'''
import random
number = random.randint(1,100)
guess = 0
while True:
num_input = input("please input one integer that is in 1~100:")
guess += 1
if not num_input.isdigit():
print("Please input interger.")
elif int(num_input) < 0 or int(num_input) >= 100:
print("The number should be in 1 to 100.")
else:
if number == int(num_input):
print(f"OK, you’ve done well.It is only {guess} times.")
break
elif number > int(num_input):
print("your number is smaller.")
else:
print("your number is bigger.")
执行此程序，想一想怎么猜？观察我的猜测过程：
% python guessnumber.py
please input one integer that is in 1~100:50
your number is bigger.
please input one integer that is in 1~100:25
your number is smaller.
please input one integer that is in 1~100:37
your number is smaller.
please input one integer that is in 1~100:44
your number is smaller.
please input one integer that is in 1~100:47
your number is bigger.
please input one integer that is in 1~100:46
your number is bigger.
please input one integer that is in 1~100:45
OK, you’ve done well.It is only 7 times.
这个猜的过程，其实运用了一种简单的算法——二分查找算法（Binary Search Algorithm）。当然，运气好了，随便输入一个就能猜中，“蒙着猜”毕竟耗费的时间不稳定，而运用二分查找算法，你可以估计出最坏的时间复杂度。
由图6-5-1可知，另外一个关键词发起的 continue 语句，会略过此后的语句，回到循环的初始判断行，例如：
#coding:utf-8
'''
whilecontinue.py
'''
a = 11
while a > 0:
a -= 1
if a % 2 == 0:
continue # (3)
print(a) # (4)
else:
print(a) # (5)
还是先看调试结果，再解释必要的部分。
% python whilecontinue.py
9
7
5
3
1
在 while 循环语句块内，当 a 是偶数时，执行注释（3）的 continue 语句，依据图6-5-1所示，略过其后的注释（4），即不打印偶数，然后转到 while 循环的开始，满足条件即再自减 1 ，则 a 变为奇数，执行注释（5），将奇数打印出来。于是得到了上述只显示奇数的执行结果。
break 语句和 continue 语句不仅仅可以用在 while 循环中，也能用于 for 循环，其作用亦然。
>>> for i in range(10):
... if i % 2 == 0:
... continue
... print(i)
... else:
... print(i)
...
1
3
5
7
9
这是 continue 语句在 for 循环中的应用举例，读者可以对照前述 whilecontinue.py 中的程序理解。
>>> for i in range(1, 10):
... if i % 5 == 0:
... break
... else:
... print(i)
...
1
2
3
4
注意，上述代码中的 range(1, 10) ——如果是 rang(10) 会是什么结果？为什么？
6.5.3 else 分支
在6.3.1节的图6-3-1中，显示 for 循环有一个可选的 else 分支。对于 while 循环，也可以有此分支，语法格式为：
while <expression>:
statements
else:
additional_statements
下面就以 while 循环为例，理解 else 分支的作用。例如：
>>> n = 5
>>> while n > 0:
... n -= 1
... print(n)
... else:
... print("this is else")
...
4
3
2
1
0
this is else
对照程序和上面的语法格式，当 n 自减到 0 时，n > 0 的布尔值是 False ，即不再执行 while 循环，则开始执行 else 分支下的语句。这段程序中没有 break 中断循环——循环是寿终正寝的。不然，使用 break 语句让循环“夭折”，会如何？
>>> n = 5
>>> while n > 0:
... n -= 1
... print(n)
... if n == 2:
... break
... else:
... print('this is else')
...
4
3
2
在6.5.2节中学习 break 语句的时候，图6-5-1中显示，遇到 break 后就跳到 while 循环后面的语句。上述程序结果说明，如果 while 后面有 else 分支， break 也会跳过它。
通过上述对比，了解了 else 分支的作用，但是，另外一个问题就来了，如果写成：
while <expression>:
statements
additional_statements
与上面包含 else 分支的语法有什么区别？
通过含有 break 的程序，就能看出区别：如果不使用 else 分支，additional_statements 的语句会总被执行，哪怕循环“夭折”也会执行。
事实上， else 分支在 while 循环中并非必要，Python 发明者吉多·范罗索姆甚至想剔除 while 的 else 分支。
在 for 循环中，else 分支会有如何表现？看下面的示例：
#coding:utf-8
'''
filename: forelse.py
'''
nums = [60, 70, 30, 110, 90]
found = False
for n in nums:
if n > 100:
found = True
print("There is a number bigger than 100")
break
if not found: # (6)
print("Not found!")
判断列表 nums 中是否有大于 100 的整数，若有，则 found = True ，并执行 break 结束循环。那么，此时注释（6）的条件就不满足了。否则，如果列表 nums 中没有使 n > 100 成立的整数，则 found = Fasle ，注释（6）的条件语句就会执行。显然，程序中的 found 就相当于一个“开关”（常说的“flag”）。如果用 else 分支，则可以省掉这个“开关”。
nums = [60, 70, 30, 110, 90]
for n in nums:
if n > 100:
print("There is a number bigger than 100")
break
else:
print("Not found!")
之所以能省掉 found ，也是因为循环被 break 后，else 分支不再执行。若修改 nums 中的数值，使 if n > 100 语句不执行，当循环完毕，则执行 else 分支——读者可以自行测试。由此可见，else 分支不论在 while 循环还是 for 循环，执行它的条件都是一样的。
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