循环结构 (Loops)

导语

重复是程序员最强大的美德之一——但不是让你手动复制粘贴代码。Python 提供了 for 循环和 while 循环来处理重复任务，配合 enumerate()、zip() 和列表推导式（comprehension），能让循环代码既简洁又优雅。学会循环，你就掌握了自动化的第一步。

学习目标

• 掌握 for 循环遍历可迭代对象
• 学会 while 循环及其适用场景
• 理解 break、continue 和 else 子句
• 熟练使用 enumerate() 和 zip() 增强循环
• 了解列表推导式基础

概念介绍

循环（loop）让程序可以重复执行一段代码块，直到满足退出条件。Python 中最常用的是 for 循环（for loop）——它遍历一个可迭代对象（iterable），每次取出一个元素执行循环体。

while 循环（while loop）则在条件为 True 时持续执行，适合"不知道要循环多少次"的场景。循环体中可以嵌套 if 判断，实现更复杂的逻辑。

Python 的循环有一个独特特性：循环可以带 else 子句——只有循环正常结束（没有遇到 break）时才会执行 else 块。这为"遍历未找到"的场景提供了优雅的写法。

[!TIP] 如果你熟悉 C/Java 的 for (int i = 0; i < n; i++)，Python 的 for i in range(n) 是等价写法，但更直观——"对于 range(n) 中的每一个 i"。

代码示例

示例 1：for 循环 — range() 与列表遍历

# 使用 range() 控制循环次数
for i in range(3):
    print(f"第 {i} 次循环")
# 输出: 第 0 次循环, 第 1 次循环, 第 2 次循环

# 直接遍历列表
fruits = ["苹果", "香蕉", "樱桃"]
for fruit in fruits:
    print(f"我喜欢吃 {fruit}")
# 输出: 我喜欢吃 苹果, 我喜欢吃 香蕉, 我喜欢吃 樱桃

range(n) 生成 0 到 n-1 的整数序列。range(start, stop, step) 可以指定起始、结束和步长。

示例 2：while 循环与 break/continue

# while + break：找到目标就退出
numbers = [1, 3, 7, 4, 8]
target = 7
for num in numbers:
    if num == target:
        print(f"找到了 {target}！")
        break
    print(f"检查 {num}，不是目标")

# continue：跳过偶数
for i in range(6):
    if i % 2 == 0:
        continue  # 跳过本次循环剩余代码
    print(f"奇数: {i}")
# 输出: 奇数: 1, 奇数: 3, 奇数: 5

[!NOTE] break 跳出整个循环，continue 跳过当前迭代进入下一次循环。不要把两者混淆。

示例 3：循环 else 子句

numbers = [1, 3, 5, 7, 9]
target = 4

for num in numbers:
    if num == target:
        print(f"找到了 {target}")
        break
else:
    print(f"{target} 不在列表中")
# 输出: 4 不在列表中

只有循环没有被 break 中断时，else 块才执行。这在"搜索"场景中非常有用——找到了用 break 退出，没找到走 else。

示例 4：enumerate() 与 zip()

# enumerate：同时获取索引和值
colors = ["红色", "绿色", "蓝色"]
for index, color in enumerate(colors):
    print(f"第 {index} 个颜色: {color}")

# zip：并行遍历多个序列
names = ["Alice", "Bob", "Charlie"]
ages = [30, 25, 35]
for name, age in zip(names, ages):
    print(f"{name} {age} 岁")
# 输出: Alice 30 岁, Bob 25 岁, Charlie 35 岁

enumerate(iterable) 返回 (索引, 值) 的迭代器。zip(a, b) 将多个序列"拉链式"配对。

[!TIP] zip() 在序列长度不同时，会以最短的为准截断。如需完整遍历，使用 itertools.zip_longest()。

示例 5：列表推导式基础

# 传统写法
squares = []
for x in range(5):
    squares.append(x ** 2)

# 列表推导式（推荐）
squares = [x ** 2 for x in range(5)]
print(squares)  # [0, 1, 4, 9, 16]

# 带条件的推导式
evens = [x for x in range(10) if x % 2 == 0]
print(evens)  # [0, 2, 4, 6, 8]

列表推导式（list comprehension）将 for + append 压缩为一行，同时保持可读性。

常见错误与解决

[!WARNING] 错误 1：在循环中修改正在遍历的列表

nums = [1, 2, 3, 4]
for n in nums:
    if n == 2:
        nums.remove(n)  # 💥 会跳过下一个元素

解决：遍历副本 for n in nums[:] 或使用列表推导式 [n for n in nums if n != 2]。

[!WARNING] 错误 2：无限循环

while True:
    print("停不下来")  # 💥 永远不会停

解决：确保 while 条件最终能变为 False，或内部有 break。

[!WARNING] 错误 3：range() 边界搞错

range(5) 生成 0 到 4（不含 5），不是 1 到 5。这是新手最常犯的错误。

解决：从 1 开始用 range(1, 6)。

最佳实践

1. 优先 for 循环 遍历可迭代对象，需要条件控制再用 while
2. 善用 enumerate() 替代手动维护计数器 i = 0; for ...; i += 1
3. 用列表推导式 替代简单的 for + append，保持代码简洁
4. 避免嵌套超过 2 层 的循环——考虑提取函数或使用生成器
5. 循环 else 子句 适合搜索场景，但不要滥用——可读性优先

练习

1. 写一个 for 循环，打印 1 到 10 之间所有能被 3 整除的数字。

for i in range(1, 11):
    if i % 3 == 0:
        print(i)
# 输出: 3, 6, 9

2. 使用 enumerate() 找出列表 ["a", "b", "c", "b", "d"] 中 "b" 出现的所有索引位置。

items = ["a", "b", "c", "b", "d"]
indices = [i for i, val in enumerate(items) if val == "b"]
print(indices)  # [1, 3]

知识检查

1. range(2, 8, 2) 生成哪些数字？

   • A. 2, 4, 6, 8
   • B. 2, 4, 6
   • C. 2, 3, 4, 5, 6, 7
   • D. 2, 4, 6, 7

2. 以下代码输出什么？

   for i in range(3):
       if i == 2:
           break
   else:
       print("loop complete")
   

   • A. loop complete
   • B. 无输出
   • C. 报错
   • D. loop complete 打印 3 次

3. zip([1, 2], ['a', 'b', 'c']) 返回几个配对？

   • A. 3 个 — (1, 'a'), (2, 'b'), (None, 'c')
   • B. 2 个 — (1, 'a'), (2, 'b')
   • C. 报错
   • D. 1 个

本章小结

• for 循环遍历可迭代对象，while 基于条件重复执行
• break 跳出循环，continue 跳过当前迭代
• 循环 else 子句在循环正常结束时执行（未被 break）
• enumerate() 提供索引-值对，zip() 并行配对多个序列
• 列表推导式 [expr for x in iterable if cond] 是 Pythonic 写法

术语表

下一步

• 函数基础 → 学会封装可复用代码块

源码链接

• loops_sample.py