程序员入伙书——两种循环

其实咱们早已看到过循环了，只是当时并没有要求大家看明白。

循环，就是让程序反复执行同一段代码。利用计算机速度快，脾气好，不怕麻烦的优势（这几点，人类确实比不上），也省得人们把相似的任务反复书写几百遍。

有两种循环，一种是事先预知要循环多少次的，一种事先不知道。这两种循环，咱们在《程序在干什么？》一章里见过。那里头讲过三个例子，第一个例子是从1加到100，我们都知道要循环100次。第二个例子是九九乘法表，我们知道要重复做9行，每行做N列（N等于当前的行数）。第三个例子是猜平方根，这个就不能实现确实要循环多少次了，只隐约觉得精度好过亿分之一就可以结束。

预知循环次数、知道每次循环时要喂什么数据给程序的，叫做for循环。for的意思是：对于（for）每次循环，使用这些值……

预先不知道循环次数，只知道循环的结束条件的，叫做while循环，意思是：当（while）某条件判断为真的情况下，反复执行这段程序……

其实for循环是while的一个特例，例如那个从1加到100的，下面的两段程序，一个用for，一个用while，得到的结果是一样的：

>>> total = 0
>>> for i in range(1, 101):
	total += i
	
>>> total
5050


>>> total = 0
>>> i = 1
>>> while i <= 100:
	total += i
	i += 1
	
>>> total
5050
>>> 

所以我们先讲while。在Python里，while的用法是：

while 条件判断表达式:
	做这个
	做那个
	东张西望

凹进去的这段程序，只要“条件判断表达式”为真（True），就会被反复执行。上面的累加例子里，只要i小于等于100，累加就会持续下去。

while太简单太直观了，没啥可说的，直接说for吧，for的用法是：

for var in (value_1, value_2, value_3, ..., value_n):
	逛街
	试穿衣服
	讨价还价

凹进去的这段程序，会被执行N次，其中N等于for语句后头那个括号里的数值的个数。每次循环这段程序时，变量var会分别等于括号里的每个值。例如上头的累加例子，range(1, 101)产生了一个序列(1, 2, 3, 4, …, 100)，于是for循环里面的total += i就被循环了100次，每次i换一个值，第一次等于1，第二次等于2，……最后一次等于100。

来，玩个好玩的。不需要看懂import math，只需要知道math.sin是求正弦，math.pi等于圆周率3.1415926…就可以了：

>>> import math
>>> for i in range(51):
        print(' ' * round((math.sin(math.pi/25*i) + 1) * 30), '*')

                               *
                                   *
                                      *
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                 *
                    *
                        *
                           *
                               *
>>> 

哎呀呀，太简单了，又说完一个。不想提前结束怎么办呢？我再说说两个特殊的语句：break和continue。

大家一定注意到，那个猜平方根的程序里，while后面接的不是普通的条件判断表达式，而是True。来，咱们把代码再放到这儿看一下：

print('Please input a number: ', end = '')
n = abs(float(input()))
high = max(1, n)
low = 0
while True:
    result = (high + low) / 2
    if abs(result * result - n) < n * 1E-8:
        break
    if result * result > n:
        high = result
    else:
        low = result
print('Square root of %g is %g' % (n, result))

理论上说，这个循环会永远执行下去，行话叫“死循环”。死循环是程序员常犯的错误之一，当然，故意做成的死循环，也是有的。咱们面前这台计算机，就是在不停地等咱们移动、点击鼠标，敲打键盘……并对每个动作做响应，之后，默默回到原点继续等待。

扯远了，接着说这个平方根程序。大家也看到了，这个程序并未陷入死循环，只跑了二十几遍就退出来了。它是从哪儿退出的呢？细细一瞧就看出端倪了，有一个语句叫做break。

break的意思是，立刻跳出眼前所在的这层循环，程序转向紧跟这个while块的下一句（这个例子里，是执行print）。注意，只跳出一层：如果循环是被嵌套在一个更大的循环里的，break不会跳出更大的那层循环。

再说continue，有时我们需要让程序逐个扫描用户的输入内容，滤掉垃圾信息，只选出有用的部分做处理。“忽略”什么东西的操作一定比“处理”什么东西的操作要简单，我们直观地想这个程序，大约就是这样写的：

while 松子还没嗑完:
        取一个松子
        if 松子 not 空的 and 有开口 and not 发霉:
                把它放在牙槽上
                咬
                把指甲嵌到缝里
                向两边掰开
                把壳扔掉
                把松子吃掉
        else:
                把松子扔掉

上头这个思路是对的，只是你看，if块被缩进去两次，如果嵌套层数很多，缩进的空格就和一行差不多宽了，程序很难读的。另外，大家看到if，总觉得心乱如麻的，怕还有个else在后头等着。为了给自己一种“这个数据纯属垃圾，果断丢弃！下一个！”的干练态度，continue语句就上场了。continue的意思是，忽略此循环体尚未被执行到的部分，果断回到循环的起点，准备下一次循环。刚才的这个代码就可以被写成下面的样子。

while 松子还没嗑完:
        取一个松子
        if 松子 空的 or not 开口 or 发霉了:
                把松子扔掉
                continue    # 下一个！
        把它放在牙槽上
        咬
        把指甲嵌到缝里
        向两边掰开
        把壳扔掉
        把松子吃掉

再强调一次：虽然都是“忽略掉循环体的剩余部分”，break是跳出整个循环体，continue是回到起点准备下一次循环。

break和continue对于while和for都适用。