值得收藏！16段程式碼入門Python循環語句

• 2019 年 10 月 4 日
• 筆記

導讀：本文重點講述for語句和while語句。for語句屬於遍歷循環，while語句屬於當型循環。除了兩個循環語句外，還介紹了break、continue與pass三個用於控制循環結構中的程式流向的語句。在此基礎之上，還介紹了列表推導式，這是一種特殊的循環語句。

作者：李明江 張良均 周東平 張尚佳

如需轉載請聯繫大數據（ID：hzdashuju）

循環語句又稱為重複結構，用於反覆執行某一操作。面對大數量級的重複運算，即使藉助電腦，重複編寫程式碼也是費時的，這時就需要藉助循環語句。使用循環語句一般要用到條件判斷，根據判斷式的返回值決定是否執行循環體。

循環分為兩種模式，一種是條件滿足時執行循環體；另一種則相反，在條件不滿足時執行循環體。前者稱為當型循環，後者稱為直到型循環。

在圖1中，虛線框內是一個當型循環結構，此結構包含判斷條件和循環體，以及連接各部分的流向線。程式執行時，先判斷條件的真假。判斷為真時，則執行循環體；判斷為假時，不再執行循環體，循環結束。當型循環先進行條件判斷，如果滿足循環條件，再執行循環體，因此又被稱為前測試型循環。

▲圖1 當型循環結構

在圖2中，虛線框內是一個直到型循環結構，此結構包括判斷條件和循環體，以及連接各部分的流向線。程式執行時，先執行一次循環體，再判斷執行循環的結果是否滿足判斷條件。滿足條件時，再次執行循環體；不滿足條件時，不再執行循環體。直到型循環在執行判斷前先進入循環體運行，因此又被稱為後測試型循環。

▲圖2 直到型循環結構

Python中主要有兩種循環語句，即for語句和while語句。前者採用遍歷的形式指定循環範圍，後者視判斷式返回值的情況而決定是否執行。要更靈活地操縱循環的流向，就要用到break、continue和pass等語句。

01 for

for循環是迭代循環，在Python中相當於一個通用的序列迭代器，可以遍歷任何有序序列，如str、list、tuple等，也可以遍歷任何可迭代對象，如dict。不同於C語言，Python中的for語句將遍歷系列中的所有成員，遍歷順序為成員在系列中的順序。需要注意，在for循環中改變任何序列的內容都是危險的！

for語句不屬於當型循環或直到型循環，它遍歷序列對象內的元素，對每個元素運行一次循環體，循環的步數在程式開始執行時已經指定，不屬於條件判斷。

在for語句中，for和in搭配組成for-in循環結構，for-in循環依次把list或tuple中的每個元素迭代出來。for語句的基本語法格式如下。

for 變數 in 序列:    操作語句  

for語句常用的語法格式及其參數說明如下所示：

• 序列：接收序列，表示遍歷範圍。無默認值
• 操作語句：接收操作語句，表示執行一段程式碼。無默認值

程式的執行從「for變數in序列」開始，該語句把序列中的每個元素代入變數，執行一遍操作語句1，重複的次數就是序列中元素的個數。

為了展示for循環的遍歷功能，依次列印list中的姓名，如程式碼清單1所示。

• 程式碼清單1：for語句遍歷提取str

# 單純遍歷的for語句  names = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']  # 遍歷輸出names中的元素  for name in names:      print(name)  

輸出結果：

Michael  Bob  Tracy  

for語句同樣可以實現dict的遍歷方法，如程式碼清單2所示。

• 程式碼清單2：for語句遍歷查詢dict

dic = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4}  # 遍歷鍵值對  print('key_value：', end = '')  for key, value in dic.items():      print(key, value, sep = ':', end = ' ')  # 遍歷鍵  print('keys：', end = '')  for key in dic.keys():      print(key, end = ' ')  # 遍歷值  print('values：', end = '')  for value in dic.values():      print(value, end = ' ')  

輸出結果：

key_value：a:1 b:2 c:3 d:4  keys：a b c d  values：1 2 3 4  

從程式碼清單2可以看到，for語句中用於遍歷的「變數」不僅可以是Python默認的指代詞，也可以是常規的變數。

和條件語句一樣，循環語句也可以使用嵌套，作用同樣是豐富程式的功能性。設計一個成績錄入系統，就必然要錄入姓名和課程這兩類資訊，僅靠一層循環是無法實現的，可使用兩層循環結構，如程式碼清單3所示。

• 程式碼清單3：嵌套for語句

students = ['小明', '小紅']  subjects = ['語文', '數學']  sum1 = []  avg = []  for i in students:      print ('開始錄入%s的考試成績!'%i)      sum = 0      for j in subjects:          print('請輸入%s成績:'%j)          score = int(input())          sum += score      average = sum / 2      avg.append(average)      sum1.append(sum)  print(students, '的總分依次是', sum1, ',', '平均分依次是', avg)  print('完成成績錄入！')  

輸出結果：

開始錄入小明的考試成績!  請輸入語文成績:  97  請輸入數學成績:  90  開始錄入小紅的考試成績!  請輸入語文成績:  89  請輸入數學成績:  100  ['小明', '小紅'] 的總分依次是 [187, 189] , 平均分依次是 [93.5, 94.5]  完成成績錄入！

理論上，for循環也可以無限嵌套，但並不推薦。

02 while

while語句是Python中最常用的遞歸結構。區別於for循環，while循環結構包含條件判斷式，是一種條件循環，屬於當型循環。

while語句最基本的形式包括一個位於頂部的布爾表達式，一個或多個屬於while程式碼塊的縮進語句。也可以在結尾處包含一個else程式碼塊，它與while程式碼塊是同級的，組成while-else的形式。while語句的基本語法格式如下。

while 條件表達式:      操作語句 1      操作語句 2  

while語句常用的參數及其說明如下所示：

• 條件表達式：接收布爾表達式，表示判斷條件是否成立。無默認值
• 操作語句：接收操作語句，表示執行一段程式碼。無默認值

執行while語句時，只要頂部的條件表達式返回真值，就一直執行while部分嵌套的遞歸程式碼，當條件表達式返回假值時，不再執行操作語句，程式跳出while結構。

while語句的基礎使用方法如程式碼清單4所示。

• 程式碼清單4：while語句

sum = 0  n = 99  while n > 0:      sum += n      n -= 2  print(sum)  

輸出結果：2500

如果布爾表達式不帶有<、>、==、！=、in、not in等運算符，僅僅給出數值之類的條件，也是可以的。當while後寫入一個非零整數時，視為真值，執行循環體；寫入0時，視為假值，不執行循環體。也可以寫入str、list或任何序列，長度非零則視為真值，執行循環體；否則視為假值，不執行循環體。

如果布爾表達式始終返回1，while語句就變成無限循環，如程式碼清單5所示。

• 程式碼清單5：while語句無限循環

# 布爾表達式為常數1，始終為真值  while 1:       print('循環')

輸出結果：

循環  循環  …  

# 布爾表達式每次遞歸運算都為2，始終為真值  x, y = 2, 1  while x / y:      print('循環')      x = x * 2      y = y * 2        

輸出結果：

循環  循環  …  

運行程式碼清單5，將會不斷列印出「循環」。程式碼清單5展示了製造無限循環的兩種方式，既可以在while後寫入一個固定的真值，也可以寫入一個一直生成真值的表達式。要終止無限循環，可以使用快捷鍵Ctrl+C中斷循環的執行，也可以用循環終止語句，這將在下文中介紹。

靈活地利用while語句中的布爾表達式及代入表達式的遞歸值，可以實現特別的功能，如程式碼清單6所示。

• 程式碼清單6：while語句實現str截取

string = 'abcd'  while string:      print(string)  # 該語句的遞歸計算是，每次從str的第2個字元開始截取      string = string[1:]  

輸出結果：

abcd  bcd  cd  d  

程式碼清單6包含一個自減迭代值，它並不通過明顯的運算符實現自減，而是利用索引法則，x變數一直從str中第2個值截取至結尾，每次都將位於str最前面的字元截取掉，最終只剩下一個字元時，再次截取就只有空的結果，布爾表達式返回0，循環終止。

通過程式碼清單5和程式碼清單6可以看到，靈活地利用遞歸式，可以實現程式流向的控制。

while循環同樣可以使用嵌套，嵌套的while循環實現成績錄入系統如程式碼清單7所示。

• 程式碼清單7：嵌套while語句

j = 1  while j <= 2:      sum = 0      i = 1      name = input('請輸入學生姓名:')      while i <= 2:          print ('請輸入第%d門的考試成績: '%i)          sum += int(input())          i += 1      avg = sum / (i-1)      print(name, '的平均成績是%d'%avg)      j += 1  print('學生成績輸入完成！')  

輸出結果：

請輸入學生姓名:小明  請輸入第1門的考試成績:  98  請輸入第2門的考試成績:  88  小明 的平均成績是93  請輸入學生姓名:小紅  請輸入第1門的考試成績:  65  請輸入第2門的考試成績:  100  小紅 的平均成績是82  學生成績輸入完成！

程式碼清單7的第1層while語句用於錄入人名，第2層則在各人名下錄入多門成績，布爾表達式決定錄入的人數和課程數。

03 break、continue與pass

在前兩節中，已經介紹了Python中的兩種循環語句。循環語句中還可以嵌入break、continue和pass語句，以靈活地改變流向，實現更多功能。

1. break

在Python中，break語句用於終止循環語句的執行。使用該語句時，即使循環條件判斷為真，或序列未被完全遞歸，循環語句也會被立刻停止。

break語句一般配合條件判斷使用，因為程式的終止必須是在某一條件被滿足時執行。break語句在for循環和while循環中的使用如程式碼清單8所示。

• 程式碼清單8：break語句的使用

# break語句用於for循環  string = "Python"  for i in string:  # 遍歷至string中的字元n時，不再執行else程式碼塊      if i == 'n':          break      else:          print("letter：{}". format(i))  

輸出結果：

letter：P  letter：y  letter：t  letter：h  letter：o  

# break語句用於while循環  counts = 0  while True:      print(counts)      counts += 1  # 滿足counts等於3時跳出循環，不再進入循環體      if counts == 3:          break  

輸出結果：

0  1  2  

從程式碼清單8可以看到，break語句用於for循環和while循環是有區別的。用於for循環時，只終止遍歷中某一次的循環體執行；用於while循環時，整個循環被終止。

break只終止本層循環，如有多層嵌套的循環，在其中一層循環中寫入break，只在這層循環中生效，程式將跳到上一層循環中繼續運行，如程式碼清單9所示。

• 程式碼清單9：break語句用於嵌套循環結構

# 第1層循環，遍歷次數為2  for i in range(2):      print("-----%d-----" %i)  # 第2層循環，遍歷次數為10      for j in range(10):  # 使用break語句，j>1時不執行循環體          if j > 1:              break          print(j)  

輸出結果：

-----0-----  0  1  -----1-----  0  1  

在程式碼清單9中，break語句在條件判斷式「if j>1:」後被使用，因此儘管j的指定遍歷次數為10，實際上遍歷只運行兩次。由於break語句只終止本層循環的運行，i依舊遍歷執行了兩次，而不是在第1次遍歷過程末尾終止。

2. continue

Python中的continue語句用於跳出當前循環，並執行下一次循環，而break跳出整層循環，兩者的功能具有明顯區別。

如果一段程式碼中包含continue語句，循環執行至continue處時，先忽略本次循環，在本層仍滿足條件的剩餘循環次數中繼續執行，不會終止這一層循環。實際上，如果在某一層的每次循環中都使用continue語句，就相當於使用break語句。

列印一個數表，要不列印某些指定的數字，或只列印某類數，就可以使用continue語句跳過一些循環次數，該語句在for循環和while循環中都可以自由地使用，如程式碼清單10所示。

• 程式碼清單10：continue語句用於循環結構

# 當i等於1或3時，跳過continue後的print語句  for i in range(0,5):      if i == 1 or i == 3:          continue      print(i)  

輸出結果：

0  2  4  

# 如果遇到偶數，跳過continue後的print語句  counts = 0  while counts < 10:      counts += 1      if counts % 2 == 0:          continue      print(counts)  

輸出結果：

1  3  5  7  9  

break語句一旦用於嵌套循環中的第n層，該層循環會被終止，但在執行第n-1層循環時，仍會創造一個第n層循環並執行。continue語句同樣如此，只是仍會執行某一層的剩餘部分。因此，無論使用哪種循環終止語句，都只會影響使用終止語句的那一層循環，而不會干擾到其他層。continue語句用於循環的例子如程式碼清單11所示。

• 程式碼清單11：continue語句用於嵌套循環結構

# 第1層循環，遍歷次數為2  for i in range(2):      print("-----%d-----" %i)  # 第2層循環，遍歷次數為5      for j in range(5):  # 當j等於2或4時，不執行循環體          if j == 2 or j == 4:              continue          print(j)  

輸出結果：

-----0-----  0  1  3  -----1-----  0  1  3

3. pass

pass是空語句，不做任何操作，只起到佔位的作用，其作用是為了保持程式結構的完整性。儘管pass語句不做任何操作，但如果暫時不確定要在一個位置放上什麼樣的程式碼，可以先放置一個pass語句，讓程式碼可以正常運行。pass語句並非循環或者條件語句的一部分，但與break、continue在程式碼形式上有些類似。

使用pass語句遍歷輸出str及數值計算，如程式碼清單12所示。

• 程式碼清單12：pass語句

for element in "Python":  # element為y時，不做任何操作，不會被輸出      if element == "y":          pass      else:          print(element)  

輸出結果：

P  t  h  o  n  

counts = 0  while counts < 5:      counts += 1  # i=3時，不執行循環體      if counts == 3:          pass      else:          print(counts ** 2)  

輸出結果：

1  4  16  25  

從程式碼清單12可以看到，Python在「P」和「t」之間佔位，當循環遍歷到「y」時不做任何操作；當i等於3時，冪運算不執行，但不影響其他數值。上述兩個程式碼如果在pass的位置缺失，程式將無法執行，因為判斷條件沒有給出相應的執行語句，會導致邏輯出錯。使用pass語句佔位，一方面為了讓程式正常執行，另一方面也是為了方便以後補充操作語句。

04 列表推導式

推導式是可以從一個數據序列構建另一個新的數據序列的結構體，能夠非常簡潔地構造新的變數。列表推導式是其中最常用的類型。

列表推導式又稱為列表解析式，是Python迭代機制的一種應用，也是一種高效創建列list的方式，可以動態地創建list。由於列表推導式必須用到遍歷循環，因此屬於一種特殊的循環。

使用列表推導式時，需要將推導式寫在[]中。list中的元素可以來源於其他類型序列、可迭代對象或自建的滿足一定條件的序列。使用列表推導式的好處是程式碼更加簡潔，實現效率更高。

列表推導式的基本語法格式如下：

[操作語句 for變數 in 序列 if 條件表達式]  

列表推導式常用的參數及其說明如下所示：

• 操作語句：接收操作語句，表示執行一段程式碼。無默認值
• 序列：接收序列，表示遍歷範圍。無默認值
• 條件表達式：接收布爾表達式，表示判斷條件是否成立。無默認值

列表推導式可以不包含條件表達式，只做遍歷，生成list，如程式碼清單13所示。

• 程式碼清單13：使用列表推導式生成list

vec = [-4, -2, 0, 2, 4]  # 用vec中元素的倍數，創建一個數組  print([x * 2 for x in vec])  

輸出結果：

[-8, -4, 0, 4, 8]  

# 創建一個包含2元tuple的list  print([(x, x ** 2) for x in range(6)])  

輸出結果：

[(0, 0), (1, 1), (2, 4), (3, 9), (4, 16), (5, 25)]    

在程式碼清單13中，除了列表推導式的簡單形式，還說明了列表推導式中可以使用多樣的函數和變數類型。另外，列表推導式中也可以包含條件語句，如程式碼清單14所示。

• 程式碼清單14：包含條件語句的列表推導式

# 過濾list，刪除list中的負數  print([x for x in vec if x >= 0])  

輸出結果：

[0, 2, 4]  

列表推導式最大的優點還是簡潔，這需要與常規的編程方式進行對比。如程式碼清單15所示，要創建一個平方數組成的list，這裡的兩種方式是等價的，但列表推導式的方式顯然程式碼更加簡潔。

• 程式碼清單15：常規方式與列表推導式對比

# 創建一個平方數list：常規方式  squares = []  for x in range(10):      squares.append(x ** 2)  print(squares)  

輸出結果：

[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

# 創建一個平方數list列表推導式  squares = [x ** 2 for x in range(10)]  print(squares)  

輸出結果：

[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]  

列表推導式中同樣可以實現嵌套循環，如程式碼清單16所示。

• 程式碼清單16：包含嵌套循環的列表推導式

# 列印由tuple組成的list，tuple中i由0至2，j由0至2  [(i, j) for i in range(0, 3) for j in range(0, 3)]  

輸出結果：

[(0, 0), (0, 1), (0, 2), (1, 0), (1, 1), (1, 2), (2, 0), (2, 1), (2, 2)]

# 列印由tuple組成的list，i在0至2之間且小於1，j在0至2之間且大於1  [(i, j) for i in range(0, 3) if i < 1 for j in range(0, 3) if j > 1]  

輸出結果：

[(0, 2)]  

程式碼清單16所示的列表推導式將兩個不同list中的元素整合到了一起。列表推導式中包含一對括弧，在括弧中有一個表達式，表達式後面緊跟一條for語句，然後是零條或多條for語句或if語句。通過for語句和if語句計算出表達式，結果作為新list的元素。

本文摘編自《Python3智慧數據分析快速入門》，經出版方授權發布。

延伸閱讀《Python3智慧數據分析快速入門》

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