Python `while` 循环详解

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Python while 循环详解

在编程中，循环是非常常见的结构，用于重复执行某段代码。Python 提供了两种主要的循环结构：for 循环和 while 循环。今天，我们将深入探讨 while 循环的使用，学习如何控制它的执行，如何避免陷入死循环，以及它在实际编程中的应用场景。

1. while 循环基础

1.1 语法

while 循环的语法格式如下：

while 条件:
    # 代码块

• 条件：是一个表达式，当它的值为 True 时，循环会继续执行；当它的值为 False 时，循环结束。
• 代码块：是当条件为 True 时要执行的代码。

1.2 示例：打印数字

下面是一个简单的例子，使用 while 循环打印 1 到 5 的数字：

count = 1
while count <= 5:
    print(count)
    count += 1  # 增加 1

输出：

1
2
3
4
5

在这个例子中，变量 count 从 1 开始，循环检查 count <= 5 是否成立。每次循环结束后，count 增加 1，当 count 超过 5 时，循环结束。

2. 无限循环和死循环

2.1 无限循环

当 while 循环的条件永远为 True 时，循环将无限执行下去，直到程序被外部中断（如按 Ctrl + C）或出现某种异常。通常，这种循环被称为 死循环（虽然死循环的主要目的是无限执行，但它并不总是错误的，有时它用来等待外部输入或其他条件）。

while True:
    print("This is an infinite loop!")

输出：

This is an infinite loop!
This is an infinite loop!
...

这段代码会一直输出“This is an infinite loop!”，直到你强制终止程序。

2.2 结束死循环

你可以通过使用 break 语句来跳出死循环。例如，下面的代码会在用户输入 exit 时结束循环：

while True:
    user_input = input("Type 'exit' to stop the loop: ")
    if user_input == "exit":
        break
    print(f"You typed: {user_input}")

输出：

Type 'exit' to stop the loop: hello
You typed: hello
Type 'exit' to stop the loop: exit

当用户输入 exit 时，break 语句会停止循环。

3. while 循环的控制语句

3.1 break 语句

break 语句用于立即终止当前循环，无论循环条件是否已满足。这通常用于在满足某个条件时跳出循环。

count = 0
while count < 10:
    count += 1
    if count == 5:
        break  # 当 count 为 5 时，跳出循环
    print(count)

输出：

1
2
3
4

3.2 continue 语句

continue 语句用于跳过当前循环中的剩余部分，直接开始下一次循环。当条件成立时，它会跳过本次循环的其余部分，立即检查条件并进行下一次循环。

count = 0
while count < 5:
    count += 1
    if count == 3:
        continue  # 跳过 count 为 3 时的打印
    print(count)

输出：

1
2
4
5

当 count 等于 3 时，continue 会跳过当前循环，直接开始下一次循环。

4. while 循环的常见应用

4.1 计算累加和

使用 while 循环可以轻松计算从 1 到任意数字的累加和。比如，计算 1 到 100 的和：

n = 1
total = 0
while n <= 100:
    total += n
    n += 1
print("The sum of 1 to 100 is:", total)

输出：

The sum of 1 to 100 is: 5050

4.2 用户输入验证

while 循环也非常适合用于验证用户输入，直到用户提供有效的输入为止。例如，要求用户输入一个有效的年龄值：

while True:
    age = input("Please enter your age: ")
    if age.isdigit() and int(age) > 0:
        print(f"Your age is {age}")
        break
    else:
        print("Invalid input. Please enter a valid positive number.")

输出：

Please enter your age: -5
Invalid input. Please enter a valid positive number.
Please enter your age: 25
Your age is 25

5. 总结

while 循环是 Python 中一个非常重要的控制结构，适用于需要根据条件反复执行某段代码的场景。掌握 while 循环的使用可以让你在编程中更加灵活地控制程序的执行流。

• 基本语法：while 循环基于条件执行代码，直到条件不成立。
• 无限循环：当条件为 True 时，循环会永远执行，直到通过 break 或外部中断来停止。
• break 和 continue：break 用于跳出循环，continue 用于跳过当前循环，继续执行下一次循环。
• 常见应用：while 循环可以用于计算累加和、用户输入验证等场景。

通过合理使用 while 循环，你可以实现更为灵活和高效的代码结构！