软件测试笔记｜Python编程基础｜控制流while

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当你拼命想完成一件事的时候，你就不再是别人的对手，或者说得更确切一些，别人就不再是你的对手了。——《基督山伯爵》

在Python的编程宇宙里，控制流语句是赋予程序“思考”与“决策”能力的关键。而while循环，作为控制流家族中的重要成员，有着独特的作用和魅力。它能让一段代码根据特定条件不断重复执行，直到条件不再满足。无论是处理需要多次尝试的任务，还是实现实时交互的程序功能，while循环都能大显身手。今天，就让我们深入探索Python中while循环的奥秘。

一、while循环基础语法

while循环的基本语法结构十分简洁明了：

在这里，condition是一个条件表达式，其结果必须是布尔值（True或False）。只要condition的值为True，缩进的循环体代码就会被反复执行；一旦condition变为False，程序便会立即跳出while循环，继续执行循环后面的代码。

举个简单的例子，我们使用while循环来打印数字1到5：

在这段代码中，num <= 5是条件表达式。一开始，num的值为1，满足num <= 5这个条件，所以进入循环体。在循环体中，先打印num的值，然后将num加1。每次循环结束后，都会再次检查条件num <= 5。当num变为6时，条件不再满足，循环结束。运行结果如下：

二、while循环的执行流程

理解while循环的执行流程，有助于我们更精准地使用它。

1. 条件判断：程序首先计算while后面的条件表达式condition的值。如果condition为True，则执行循环体；如果为False，直接跳过循环体，执行循环后面的代码。

2. 循环体执行：当条件满足进入循环体后，依次执行循环体中的每一条语句。

3. 再次判断条件：循环体中的代码执行完毕后，程序会再次回到while语句处，重新计算条件表达式condition的值。只要condition为True，就会重复步骤2和步骤3，直到condition变为False。

例如，我们用while循环计算1到10的累加和：

在这个例子中，初始时sum_numbers为0，i为1。每次循环，将i加到sum_numbers上，然后i自增1。接着再次判断i <= 10这个条件，直到i变为11时，条件不满足，循环结束，最终得到1到10的累加和。

三、while循环中的break和continue语句

（一）break语句

break语句就像一个“紧急出口”，用于立即终止当前while循环，跳出循环体。当在循环中遇到break语句时，程序会无视循环条件，直接停止循环的执行，继续执行循环后面的代码。

比如，我们在一个数字序列中查找特定数字，找到后就停止查找：

在这段代码中，一旦找到目标数字，break语句就会被执行，循环立即结束，程序接着执行if - else语句进行结果输出。

（二）continue语句

continue语句则像是一个“快速通道”，用于跳过当前循环的剩余部分，直接开始下一次循环。当在循环中遇到continue语句时，程序会立即跳转到循环的开头，重新计算条件表达式，进行下一次迭代。

例如，我们要打印1到10之间的奇数：

在这个例子中，当num是偶数时，执行continue语句，跳过print(num)语句，直接进行下一次循环，从而只打印出奇数。

四、避免死循环

死循环是while循环使用中需要特别注意的问题。当while的条件表达式始终为True时，循环就会无限执行下去，导致程序陷入死循环。例如：

为了避免死循环，我们需要确保在循环体中，条件表达式最终会变为False。通常可以通过在循环体中修改影响条件表达式的变量来实现。比如在前面计算1到10累加和的例子中，通过i += 1这个操作，最终使i <= 10这个条件不再满足，从而避免了死循环。

五、while - else结构

在Python中，while循环也可以搭配else子句使用，这是一个相对独特的语法结构。else子句中的代码块会在while循环正常结束（即没有通过break语句终止）时执行。

例如，我们使用while循环查找列表中的特定元素，如果未找到则执行else子句：

在这个例子中，如果在循环中找到了目标元素，break语句会被执行，循环终止，else子句不会执行；如果循环正常结束（即未找到目标元素），则会执行else子句。

六、while循环的实际应用场景

（一）用户交互

在需要与用户进行多次交互的程序中，while循环非常实用。比如一个简单的命令行菜单程序：

这个程序会一直运行，等待用户输入选择，直到用户选择退出程序。

（二）游戏开发

在游戏开发中，while循环常用于实现游戏的主循环。例如，一个简单的猜数字游戏：

在这个游戏中，while循环不断接收用户的猜测，直到用户猜对数字为止。

（三）文件处理

在处理文件时，while循环可以用于逐行读取文件内容，直到文件末尾。例如，统计文件中某特定单词出现的次数：

在这个例子中，通过while循环不断读取文件的每一行，直到读取到文件末尾（readline()返回空字符串），然后对每一行中的单词进行检查，统计目标单词出现的次数。

七、总结

while循环作为Python控制流中的重要工具，为我们提供了一种灵活且强大的编程方式。从基础的语法结构，到执行流程、循环控制语句，再到与else子句的搭配使用以及丰富的实际应用场景，while循环在Python编程中扮演着不可或缺的角色。通过深入学习和大量实践，我们能够熟练掌握while循环的使用技巧，编写出更加高效、智能的Python程序。在未来的编程旅程中，while循环将成为我们解决各种复杂问题的得力助手，帮助我们实现更多有趣且实用的程序功能。

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