Python中range数列与for循环

引言:

在Python编程中，for循环和range()函数是非常常用的语法结构，用于遍历序列和重复执行一段代码块。本文将详细介绍Python中for循环和range()函数的用法，包括语法、参数、应用场景，并结合实际案例进行分析。

1. range

range() 是Python内置函数之一，用于生成一系列数字序列。 range() 函数的语法如下：

range(stop)
range(start, stop[, step])

其中，参数含义如下：

• start: 生成数字序列的起始值（可选，默认为0）。
• stop: 生成数字序列的结束值，但不包括该值。
• step: 两个相邻数字之间的步长（可选，默认为1）。

range() 函数会返回一个生成器对象，可以通过 list() 函数将其转换为列表。

在使用 range() 函数时需要注意，它生成的数字序列中不包括结束值，即 [start, stop) 的区间。同时，步长可以是负数，此时生成的数字序列会是递减的。例如，range(5, 0, -1) 会生成从5到1的递减数字序列。

2. for循环

在Python中，for循环用于遍历序列（如列表、元组、字符串）或其他可迭代对象（如迭代器、生成器）。其基本语法如下：

for 变量 in 可迭代对象:
    执行语句1
    执行语句2
    ...

其中，变量 是循环变量，用于依次绑定可迭代对象中的每一个元素。可迭代对象 是一个包含多个元素的对象，可以使用 range() 函数生成数字序列，或直接使用列表、元组、字符串等对象。在循环体代码块中，可以对每个元素进行处理、计算等操作。

下面是一个使用 for 循环遍历列表的示例代码：

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

运行结果：

apple
banana
cherry

在这个示例代码中，我们定义了一个包含三个元素的列表 fruits，然后使用 for 循环遍历该列表中的每个元素，并将其打印出来。

除了普通的 for 循环，Python还提供了一种更加灵活的 for...else... 语句，可以在循环体执行完毕后，根据循环是否正常结束执行不同的语句块。其语法如下：

for 变量 in 可迭代对象:
    # 循环体代码块
else:
    # 循环结束后执行的代码块

如果循环正常结束（即没有遇到 break 语句），则会执行 else 语句块中的代码。以下是一个示例：

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)
else:
    print("No more fruits.")

在这个示例代码中，由于循环正常结束，所以会执行 else 语句块中的代码，打印出 "No more fruits."。

3. break与continue

在编程中，break和continue是两个控制流语句，用于改变程序的执行流程。

break语句用于立即终止循环，并跳出循环体。当程序执行到break语句时，无论循环条件是否满足，都会立即退出循环，继续执行循环后的代码。例如：

for i in range(10):
    if i == 5:
        break
    print(i)

上述代码会在i等于5时跳出循环，并不会打印出后续的6、7、8、9。

continue语句用于跳过当前循环体中剩余的代码，并开始下一次迭代。当程序执行到continue语句时，会立即结束当前的循环迭代，然后继续下一次迭代。例如：

for i in range(10):
    if i % 2 == 0:
        continue
    print(i)

上述代码会跳过所有偶数的打印，只打印出奇数。当i为偶数时，执行continue语句，直接开始下一次迭代，不执行后续的打印语句。

综上所述，break语句用于完全终止循环，而continue语句用于跳过当前迭代，开始下一次迭代。这两个语句通常与循环语句（如for或while）一起使用，用于控制循环的执行流程。

4.for循环嵌套与案例

当我们需要对多个集合进行嵌套遍历或者对一个集合进行多次遍历时，可以使用for循环的嵌套来实现。

以下是一个for循环嵌套的案例：

假设有两个列表，一个是水果列表，一个是颜色列表，我们要输出每种水果和颜色的组合。

fruits = ['apple', 'banana', 'orange']
colors = ['red', 'yellow', 'orange']

for fruit in fruits:
    for color in colors:
        print(fruit + ' is ' + color)

输出结果：

apple is red
apple is yellow
apple is orange
banana is red
banana is yellow
banana is orange
orange is red
orange is yellow
orange is orange

在上述案例中，外层的for循环遍历水果列表，内层的for循环遍历颜色列表，同时将每个水果和颜色组合输出。通过嵌套的for循环，我们可以实现对多个集合的嵌套遍历。

5.while循环

while循环是一种重复执行特定代码块的循环结构。它的执行过程是先判断条件表达式是否为真，如果为真则执行代码块，然后再次判断条件表达式，直到条件表达式为假时循环结束。

示例代码：

count = 0

while count < 5:
    print("当前数值为：", count)
    count += 1

print("循环结束")

输出结果：

当前数值为： 0
当前数值为： 1
当前数值为： 2
当前数值为： 3
当前数值为： 4
循环结束

在上面的示例中，count 初始化为 0，然后进入循环。在每次循环中，先打印当前数值，然后将 count 的值加 1。当 count 的值等于 5 时，条件表达式 count < 5 不成立，循环结束。

需要注意的是，如果条件表达式一开始就为假，那么 while 循环将不会执行。此外，如果条件表达式始终为真，那么 while 循环将一直执行下去，直到遇到 break 语句或者程序被手动终止。在编写 while 循环时，要确保循环的退出条件最终能够被满足，否则可能导致无限循环。

当我们需要在满足某个条件时重复执行一段代码块时，可以使用while循环。

以下是一个使用while循环的案例：

count = 0

while count < 5:
    print("Count is", count)
    count += 1

print("Loop ended.")

输出结果：

Count is 0
Count is 1
Count is 2
Count is 3
Count is 4
Loop ended.

在上述案例中，我们定义了一个变量count并初始化为0。然后，使用while循环来判断count是否小于5，如果满足条件，则执行循环体中的代码块。在循环体中，我们打印出当前的count的值，并且将count加1。当count不再小于5时，循环结束，打印出"Loop ended."。

请注意，在使用while循环时，一定要确保循环条件最终会变为False，否则就会造成无限循环。

6.while循环嵌套

while循环嵌套是指在一个while循环体中再嵌套另一个while循环体。这样的嵌套可以用于多次执行某个特定的代码块，直到满足一定条件为止。

以下是一个示例，演示了一个两层的while循环嵌套：

x = 0
while x < 3:
    y = 0
    while y < 3:
        print(x, y)
        y += 1
    x += 1

这个示例中，外层的while循环在x小于3的条件下执行。在每次外层循环执行时，内层的while循环会在y小于3的条件下执行，并打印出x和y的值。内层循环执行完毕后，外层循环会再次执行，直到x不再小于3为止。

输出结果如下：

0 0
0 1
0 2
1 0
1 1
1 2
2 0
2 1
2 2

这个示例展示了一个简单的二维坐标系，通过while循环嵌套遍历了其中的所有坐标点。在实际应用中，while循环嵌套可以用于迭代、循环计算等场景。

7.for与while都可以使用else

在 Python 中，for 循环和 while 循环都可以使用 else 语句块。

对于 for 循环来说，如果循环正常结束（即没有遇到 break 语句），则会执行 else 语句块中的代码。以下是一个示例：

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)
else:
    print("No more fruits.")