6.6 循环
程序在一般情况下是按顺序执行的。编程语言提供了各种控制结构，允许更复杂的执行路径。循环语句允许我们多次执行一个语句或语句组。图6-6所示为大多数编程语言中循环语句的执行流程。
我们已经知道条件为真（或假）时程序如何执行了。若想让程序重复执行，该怎么办呢？比如输出1～100所有数字，是写100个输出语句吗？显然你不想这样做。接下来我们学习如何解决这个问题。
图6-6 循环语句执行流程
6.6.1 while循环
我们先看如何使用简单的程序输出1～100所有数字，程序如下（文件命名while_use.py）：
#! /usr/bin/python3
# -*- coding:UTF-8 -*-
n=1
while n<=100:
print(f'当前数字是：{n}')
n += 1
由输入程序看到，只需短短几行就可以实现这个功能，我们看输出结果（由于全部输出会太长，也没有必要，因此此处显示几行输出结果作为展示）：
当前数字是： 1
当前数字是： 2
当前数字是： 3
当前数字是： 4
当前数字是： 5
……
由输出结果看到，按顺序输出了对应结果。
该示例中使用了while关键字。在Python编程中，while语句用于循环执行程序，以处理需要重复处理的任务。基本语法形式为：
while判断条件：
执行语句……
执行语句可以是单个语句或语句块。判断条件可以是任何表达式，所有非零、非空（null）的值都为真（true）。当判断条件为假（false）时，循环结束。
while循环的执行流程如图6-7所示。
图6-7 while循环的执行流程
该流程图的意思为：首先对while条件判定，当条件为true时，执行条件语句块，执行完语句块再判定while条件，若仍然为true，则继续执行语句块，直到条件为false时结束循环。
6.6.2 for循环
我们在6.6.1小节讲述了while循环，可以看到while语句非常灵活，例如（exp_while.py）：
#! /usr/bin/python3
# -*- coding:UTF-8 -*-
n=0
fields=['a','b','c']
while n<len(fields):
print(f'当前字母是：{fields[n]}')
n += 1
该代码实现的功能是将列表中的元素分别输出。该程序的实现没有什么问题，我们是否有更好的方式实现这个功能呢？答案是有，例如（for_use.py）：
#! /usr/bin/python3
# -*- coding:UTF-8 -*-
fields=['a','b','c']
for f in fields:
print(f'当前字母是：{f}')
可以看到，代码比前面使用while循环时更简洁，代码量也更少。程序执行的输出结果如下：
当前字母是： a
当前字母是： b
当前字母是： c
该示例使用了for关键字。在Python中，for关键字叫作for循环，for循环可以遍历任何序列的项目，如一个列表或字符串。
for循环的语法格式如下：
for iterating_var in sequence:
statements(s)
sequence是任意序列，iterating_var是序列中需要遍历的元素，statements是待执行的语句块。
for循环的执行流程如图6-8所示。
图6-8 for循环的执行流程
该流程图的意思为：首先对for条件判定，游标（后面会详细讲解这个词）指向第0个位置，即指向第一个元素，看sequence序列中是否有元素，若有，则将元素值赋给iterating_var，接着执行语句块，若语句块中需要获取元素值，则使用iterating_var的值，执行完语句块后，将序列的游标往后挪一个位置，再判定该位置是否有元素，若仍然有元素，则继续执行语句块，然后序列的游标再往后挪一个位置，直到下一个位置没有元素时结束循环。
我们再看以下示例（exp_for.py）：
#! /usr/bin/python3
# -*- coding:UTF-8 -*-
print('-----for循环字符串-----------')
for letter in 'good': #for循环字符串
print (f'当前字母 :{letter}')
print('-----for循环数字序列-----------')
number=[1,2,3]
for num in number: #for循环数字序列
print(f'当前数字：{num}')
print('-----for循环字典-----------')
tups={'name':'小智','number':'1002'}
for tup in tups: #for循环字典
print(f'{tup}:{tups[tup]}')
输出结果如下：
-----for循环字符串-----------
当前字母 : g
当前字母 : o
当前字母 : o
当前字母 : d
-----for循环数字序列-----------
当前数字： 1
当前数字： 2
当前数字： 3
-----for循环字典-----------
number:1002
name:小智
由上面的输入代码和输出结果可以看到，for循环的使用还是比较方便的。
提 示
如果能使用for循环，就尽量不要使用while循环。
6.6.3 循环遍历字典元素
在6.6.2小节的示例中我们已经提供了使用for循环遍历字典的代码，代码如下（for_in.py）：
tups={'name':'小智','number':'1002'}
for tup in tups: #for循环字典
print(f'{ tup }:{ tups[tup]}')
可以看到，此处用for循环对字典的处理看起来有一些繁杂，是否可以使用更直观的方式处理字典呢？
还记得我们前面学习的序列解包吗？for循环的一大好处是可以在循环中使用序列解包，例如（for_items.py）：
tups={'name':'小智','number':'1002'}
for key,value in tups.items():
print(f'{key}:{value}')
输出结果如下：
number:1002
name:小智
由输入代码和输出结果看到，可以使用items方法将键-值对作为元组返回。
提 示
字典中的元素是没有顺序的。也就是说，迭代时字典中的键和值都能保证被处理，但是处理顺序不确定。这也是用for循环输出字典中的元素时不按照顺序输出的原因。
6.6.4 迭代工具
在Python中，迭代序列或其他可迭代对象时，有一些函数非常有用。下面我们介绍一些有用的函数。
1. 并行迭代
程序可以同时迭代两个序列，输入如下（iterative_use.py）：
#! /usr/bin/python3
#-*- coding:UTF-8 -*-
student=['xiaomeng','xiaozhi','xiaoqiang']
number=[1001,1002,1003]
for i in range(len(student)):
print(f'{student[i]}的学号是：{number[i]}')
程序执行结果如下：
xiaomeng 的学号是：1001
xiaozhi 的学号是：1002
xiaoqiang 的学号是：1003
在程序中，i是循环索引的标准变量名。
在Python中，内建的zip函数用来进行并行迭代，可以把两个序列合并在一起，返回一个元组的列表，例如（zip_func_use.py）：
#! /usr/bin/python3
#-*- coding:UTF-8 -*-
student=['xiaomeng','xiaozhi','xiaoqiang']
number=[1001,1002,1003]
for name,num in zip(student,number):
print(f'{name}的学号是：{num}')
程序执行结果和前面一样。
zip函数可以作用于任意数量的序列，并且可以应付不等长的序列，当短序列“用完”时就会停止，例如（zip_exp.py）：
#! /usr/bin/python3
#-*- coding:UTF-8 -*-
for num1,num2 in zip(range(3),range(100)):
print(f'zip键值对为：{num1}{num2}')
程序执行结果如下：
zip键值对为： 0 0
zip键值对为： 1 1
zip键值对为： 2 2
由输出结果看到，zip函数以短序列为准，当短序列遍历结束时，for循环就会遍历结束。
提 示
此处用到的range函数是Python 3中的函数，在Python 2版本中存在与这个函数功能类似的xrange函数。
2. 翻转和排序迭代
我们在列表中学习过reverse和sort方法，此处介绍两个类似的函数——reversed和sorted函数。这两个函数可作用于任何序列或可迭代对象，但不是原地修改对象，而是返回翻转或排序后的版本。在交互模式下输入：
>>> sorted([5,3,7,1])
[1, 3, 5, 7]
>>> sorted('hello,world!')
['!', ',', 'd', 'e', 'h', 'l', 'l', 'l', 'o', 'o', 'r', 'w']
>>> list(reversed('hello,world!'))
['!', 'd', 'l', 'r', 'o', 'w', ',', 'o', 'l', 'l', 'e', 'h']
>>> ''.join(reversed('hello,world!'))
'!dlrow,olleh'
由输出结果我们看到，sorted函数返回的是一个列表，reversed函数返回的是一个可迭代对象。它们的具体含义不用过多关注，在for循环和join方法中使用不会有任何问题。如果要对这两个函数使用索引、分片及调用list方法，就可以使用list类型转换返回对象。
6.6.5 跳出循环
我们在前面的示例中讲过，循环会一直执行，直到条件为假或序列元素用完时才会结束。若我们想提前中断循环，比如循环的结果已经是我们想要的了，不想让循环继续执行而占用资源，有什么方法可以实现呢？
Python提供了break、continue等语句可用于这种情形。
1. break
break语句用来终止循环语句，即使循环条件中没有False条件或序列还没有遍历完，也会停止执行循环语句。
break语句用在while和for循环中。
如果使用嵌套循环，break语句就会停止执行最深层的循环，并开始执行下一行代码。
break语句语法如下：
break
break语句的执行流程如图6-9所示。
图6-9 break执行流程
当遇到break语句时，无论执行什么条件，都跳出这个循环，例如（break_use.py）：
#! /usr/bin/python3
#-*- coding:UTF-8 -*-
for letter in 'hello': #示例1
if letter == 'l':
break
print (f'当前字母为:{letter}')
num = 10 #示例2
while num > 0:
print (f'输出数字为:{num}')
num -= 1
if num == 8:
break
输出结果如下：
当前字母为: h
当前字母为: e
输出数字为: 10
输出数字为: 9
由输出结果看到，在示例1中，输出语句输出循环遍历到的字符，当遇到指定字符时，跳出for循环。在示例2中，使用while做条件判定，在语句块中输出满足条件的数字，当数字等于8时，跳出while循环，不再继续遍历。
2. continue
continue语句用来告诉Python跳过当前循环的剩余语句，然后继续进行下一轮循环。
continue语句用在while和for循环中。
continue语句的语法格式如下：
continue
continue语句的执行流程如图6-10所示。
当执行过程中遇到continue语句时，无论执行条件是真还是假，都跳过这次循环，进入下一次循环，例如（continue_use.py）：
图6-10 continue执行流程
#! /usr/bin/python3
#-*- coding:UTF-8 -*-
for letter in 'hello': # 示例1
if letter == 'l':
continue
print(f'当前字母 :{letter}')
num = 3 # 示例2
while num > 0:
num -= 1
if num == 2:
continue
print (f'当前变量值 :{num}')
输出结果如下：
当前字母 : h
当前字母 : e
当前字母 : o
当前变量值 : 1
当前变量值 : 0
由输出结果看到，相比于break语句，使用continue语句只是跳过一次循环，不会跳出整个循环。
6.6.6 循环中的else子句
在开发过程中，可能需要在while、for等循环不满足条件时做一些工作。该怎么实现呢？下面进行介绍。
1. 在while循环中使用else语句
在while条件语句为false时，执行else的语句块，例如（while_else_use.py）：
#! /usr/bin/python3
#-*- coding:UTF-8 -*-
num = 0
while num < 3:
print (f"{num} 小于 3")
num += 1
else:
print (f"{num} 大于或等于 3")
print("结束循环!")
执行结果如下：
0 小于 3
1 小于 3
2 小于 3
3 大于或等于 3
结束循环!
由输出结果看到，while循环结束后执行了else语句中的语句块，输出“3大于或等于3”语句。
2. 在for循环中使用else语句
在for条件语句为false或结束后没有被break中断时，执行else的语句块，例如（for_else_use.py）：
#! /usr/bin/python3
#-*- coding:UTF-8 -*-
names = ['xiaomeng', 'xiaozhi']
for name in names:
if name == "xiao":
print(f"名称：{name}")
break
print(f"循环名称列表 {name}")
else:
print("没有循环数据!")
print("结束循环!")
程序执行结果如下：
循环名称列表 xiaomeng
循环名称列表 xiaozhi
没有循环数据!
结束循环!
由输出条件看到，for循环结束后执行了else语句块中的内容。