Python——分支和循环

在Python中，分支和循环是控制程序流程的基本结构，它们允许程序根据条件执行不同的代码块，或者重复执行某个代码块直到满足特定条件。下面将详细解释这两种结构。

分支结构

分支结构根据条件的不同来执行不同的代码块。Python中主要通过if、elif（else if的缩写）、else语句来实现分支。

基本语法

if 条件表达式:  
    # 条件为真时执行的代码块  
elif 条件表达式2:  
    # 条件表达式为假，且条件表达式2为真时执行的代码块  
else:  
    # 所有前面的条件都为假时执行的代码块

除了基本语法外，还有一个特殊的用法：

条件为真时执行的语句 if condition else 条件为假时执行的语句

示例

age = 20  
  
if age < 18:  
    print("未成年")  
elif age == 18:  
    print("刚成年")  
else:  
    print("已成年")

循环结构

循环结构允许你重复执行一段代码块直到满足某个条件。Python提供了几种循环结构，包括for循环和while循环。

For循环

for循环用于遍历任何序列（如列表、元组或字符串）或其他可迭代对象。

基本语法

for 变量 in 可迭代对象:  
    # 循环体

示例

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

可迭代对象

Python中的可迭代对象（Iterable）是一个核心概念，它允许你遍历（即一个接一个地访问）容器中的元素，而无需了解容器的内部结构。

常见的可迭代对象

Python中大多数内置容器类型都是可迭代对象，包括：

• 列表（List）：
  • 迭代元素：列表中的项（items），按插入顺序进行迭代。
• 元组（Tuple）：
  • 迭代元素：元组中的元素（elements），也按它们在元组中的顺序进行迭代。
• 字典（Dictionary）：
  • 迭代元素：默认情况下，字典的迭代是基于它的键（keys）进行的。但是，你也可以使用.values()和.items()方法来分别迭代值（values）和键值对（key-value pairs）。
• 集合（Set）：
  • 迭代元素：集合中的元素（elements），迭代顺序通常是不确定的，因为它依赖于哈希表的实现。
• 字符串（String）：
  • 迭代元素：字符串中的字符（characters），按从左到右的顺序进行迭代。
• 范围（Range）：
  • 迭代元素：通过range(start, stop[, step])创建的整数序列中的数字。默认步长为1，从start（包含）开始到stop（不包含）结束。
• 文件对象（在读取模式下）：
  • 迭代元素：文件中的行（lines），每次迭代返回一个文件的一行（包括末尾的换行符，如果有的话）。注意，当文件迭代完成后，迭代器会耗尽，再次迭代同一个文件对象将不会返回任何内容，除非文件指针被重置（例如，使用file.seek(0)）。

当我们想要根据一个范围来重复执行某些操作时，Python提供了一个内置函数range()，它与for循环配合使用非常方便。

range() 函数

range() 函数生成一个整数序列，这个序列通常用于for循环中的迭代。range() 函数可以接受一到三个参数：

• start（可选）: 序列的起始值，默认为0。
• stop（必需）: 序列的结束值，但不包括此值。
• step（可选）: 两个值之间的间隔，默认为1。

range() 函数返回的是一个迭代器，这意味着它返回的对象是一个支持迭代操作的对象，即它可以被遍历以获取其内部的元素。然而，在实际使用中，我们很少直接对range()的结果进行迭代，而是将它直接用作for循环的迭代对象。

for 循环与 range() 的结合使用

当for循环与range()结合使用时，可以非常方便地基于一个给定的范围进行迭代。例如，如果你想打印从0到4的数字，你可以这样做：

for i in range(5):  # 注意这里用5，因为range不包括结束值  
    print(i)  
# 输出:  
# 0  
# 1  
# 2  
# 3  
# 4

注意事项

• range()生成的序列是从start到stop-1的整数序列，即stop值是不包括在内的。
• 如果step是正数，则序列是从start到stop-1的升序序列；如果step是负数，则序列是从start到stop+1的降序序列（但请注意，这意味着stop值必须大于start，否则序列将是空的）。
• 虽然在很多情况下range()用于for循环，但它也可以用在其他需要迭代整数的场合，比如列表推导式或生成器表达式中。

总的来说，for循环与range()的结合是Python中处理基于范围的迭代的一种非常强大且灵活的方式。

While循环

while循环会在给定的条件为真时重复执行一段代码块。

基本语法

while 条件表达式:  
    # 循环体

示例

count = 0  
while count < 5:  
    print(f"Count is {count}")  
    count += 1

循环控制语句

在循环中，你可能会需要提前结束循环或跳过循环的剩余部分。Python提供了break和continue语句来实现这些功能。

• break：立即退出循环，不再执行循环中剩余的语句。
• continue：跳过当前循环的剩余语句，并继续下一次循环。

示例

for i in range(1, 10):  
    if i == 5:  
        break  # 当i等于5时，退出循环  
    print(i)  
  
print("\nAfter break")  
  
for i in range(1, 10):  
    if i == 5:  
        continue  # 当i等于5时，跳过当前循环的剩余部分  
    print(i)

while-else结构

在Python中，while 循环可以搭配一个可选的 else 子句，这种结构称为 while-else 结构。while-else 结构允许你在 while 循环正常结束（即不是通过 break 语句退出的）后执行一些代码。如果 while 循环是通过 break 语句退出的，那么 else 子句中的代码将不会被执行。

基本语法

while 条件表达式:  
    # 循环体  
    # 如果需要，可以使用 break 语句退出循环  
else:  
    # 当循环正常结束时执行的代码

示例 ：通过 break 退出循环

count = 0  
while True:  
    print(f"Count is {count}")  
    count += 1  
    if count >= 5:  
        break  
else:  
    print("This will not be printed")  
  
print("Exited the loop")

在这个例子中，虽然 while 循环的条件是 True，但由于在循环体内使用了 break 语句，当 count 达到 5 时，循环会提前退出。因此，else 子句中的代码不会被执行，而 "Exited the loop" 会被打印出来。

使用场景

while-else 结构在需要知道循环是正常结束还是被 break 语句中断时非常有用。例如，在搜索列表中某个元素时，如果找到了元素，则使用 break 退出循环；如果遍历完整个列表都没有找到，则 else 子句中的代码会执行，可能表示需要执行一些默认操作或报告未找到元素。