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控制结构（Control Flow）

控制结构让程序能够根据条件和重复操作来改变执行流程，是编程的核心组成之一。Python 主要包含：

  1. 条件判断（if 语句）
  2. 循环结构（while, for 循环）
  3. 无限循环（Infinite Loop）
  4. for 和 while 循环的互相转化
  5. 控制语句（break, continue, pass）

条件判断（if, elif, else）​

📌 基本语法：​

if 条件:
    语句块
elif 其他条件:
    语句块
else:
    语句块

📌 示例：​

score = 85

if score >= 90:
    print("A")
elif score >= 75:
    print("B")
else:
    print("C")

信息

Python 使用缩进来表示代码块，推荐使用 4 个空格。

注意

位于同一代码块中的 if, elif, else 如果多个分支都满足，也只会运行第一个满足的分支，其他满足的分支会被忽略

while 循环​

📌 基本语法：​

while 条件:
    循环体

只要条件为 True，循环就会一直执行。

📌 示例：​

x = 3
while x > 0:
    print(x)
    x -= 1

无限循环（Infinite Loop）​

📌 什么是无限循环？​

无限循环是指循环条件永远为 True，导致循环永远不会自然结束的情况。

📌 有意创建无限循环​

使用 while True:​

while True:
    user_input = input("请输入命令 (输入 'quit' 退出): ")
    if user_input == 'quit':
        break
    print(f"你输入了: {user_input}")

📌 意外的无限循环（常见错误）​

❌ 错误示例 1：忘记更新循环变量​

x = 5
while x > 0:
    print(x)
    # 忘记了 x -= 1，导致 x 永远是 5

❌ 错误示例 2：条件永远为真​

count = 0
while count < 10:
    print(count)
    count += 1
    count -= 1  # 这行代码让 count 永远不会增长

📌 如何退出无限循环​

方法说明
break 语句在循环内部使用条件判断退出
Ctrl + C (键盘中断)强制终止程序运行
修改循环条件通过变量控制循环是否继续
return (在函数中)直接从函数返回，结束循环

📌 实用的无限循环模式​

菜单驱动程序​

def menu_program():
    while True:
        print("\n=== 主菜单 ===")
        print("1. 选项一")
        print("2. 选项二")
        print("3. 退出")

        choice = input("请选择: ")

        if choice == "1":
            print("执行选项一")
        elif choice == "2":
            print("执行选项二")
        elif choice == "3":
            print("再见！")
            break
        else:
            print("无效选择，请重试")

注意

注意事项：

  • 无限循环会消耗系统资源，确保循环体内有适当的延迟或阻塞操作
  • 在生产环境中，总是提供优雅的退出机制
  • 使用 try-except 处理可能的异常，避免程序意外崩溃

for 循环（遍历结构）​

📌 基本语法：​

for 变量 in 可迭代对象:
    循环体

可迭代对象包括：字符串、列表、元组、字典、集合、range 等。

📌 示例：​

for i in range(5):
    print(i)

for char in "hello":
    print(char)

for 和 while 循环的互相转化​

📌 转化的基本原理​

for 循环和 while 循环在本质上都是重复执行代码块，因此它们可以互相转化。理解这种转化有助于：

  • 更深入理解循环的工作原理
  • 根据具体场景选择更合适的循环类型
  • 解决复杂的循环问题

📌 for 循环转化为 while 循环​

基本模式：​

# for 循环的一般形式
for 变量 in 可迭代对象:
    循环体

# 等价的 while 循环形式
迭代器 = iter(可迭代对象)
while True:
    try:
        变量 = next(迭代器)
        循环体
    except StopIteration:
        break

示例 1：遍历 range​

# for 循环版本
for i in range(5):
    print(i)

# 等价的 while 循环版本
i = 0
while i < 5:
    print(i)
    i += 1

示例 2：遍历字符串​

# for 循环版本
for char in "hello":
    print(char)

# 等价的 while 循环版本
text = "hello"
index = 0
while index < len(text):
    char = text[index]
    print(char)
    index += 1

示例 3：遍历列表​

# for 循环版本
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
for num in numbers:
    print(num * 2)

# 等价的 while 循环版本
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
index = 0
while index < len(numbers):
    num = numbers[index]
    print(num * 2)
    index += 1

📌 while 循环转化为 for 循环​

示例 1：计数循环​

# while 循环版本
count = 0
while count < 10:
    print(f"计数: {count}")
    count += 1

# 等价的 for 循环版本
for count in range(10):
    print(f"计数: {count}")

示例 2：累加计算​

# while 循环版本
i = 1
total = 0
while i <= 100:
    total += i
    i += 1
print(total)

# 等价的 for 循环版本
total = 0
for i in range(1, 101):
    total += i
print(total)

示例 3：条件循环（需要特殊处理）​

# while 循环版本（用户输入）
user_input = ""
while user_input != "quit":
    user_input = input("请输入命令 (输入 'quit' 退出): ")
    if user_input != "quit":
        print(f"你输入了: {user_input}")

# for 循环版本（使用 iter 和 lambda）
for user_input in iter(lambda: input("请输入命令 (输入 'quit' 退出): "), "quit"):
    print(f"你输入了: {user_input}")

📌 转化的注意事项​

1. 索引访问 vs 直接访问​

# for 循环：直接访问元素
fruits = ["apple", "banana", "orange"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

# while 循环：通过索引访问
fruits = ["apple", "banana", "orange"]
i = 0
while i < len(fruits):
    fruit = fruits[i]
    print(fruit)
    i += 1

2. 需要索引时的处理​

# 使用 enumerate 的 for 循环
fruits = ["apple", "banana", "orange"]
for index, fruit in enumerate(fruits):
    print(f"{index}: {fruit}")

# 等价的 while 循环
fruits = ["apple", "banana", "orange"]
index = 0
while index < len(fruits):
    fruit = fruits[index]
    print(f"{index}: {fruit}")
    index += 1

3. 步长控制​

# for 循环：使用 range 的步长
for i in range(0, 10, 2):  # 步长为 2
    print(i)

# 等价的 while 循环
i = 0
while i < 10:
    print(i)
    i += 2  # 步长为 2

📌 何时选择哪种循环？​

场景推荐循环类型原因
遍历已知的可迭代对象for代码更简洁，不易出错
需要索引的遍历for + enumerate同时获得索引和值
条件不确定的重复while更灵活的条件控制
需要复杂的循环控制while可以精确控制循环变量的变化
无限循环whilewhile True 更直观
固定次数的重复forrange() 使意图更清晰

📌 实际应用示例​

查找元素的位置​

# for 循环版本
numbers = [10, 20, 30, 40, 50]
target = 30
found_index = -1

for index, num in enumerate(numbers):
    if num == target:
        found_index = index
        break

print(f"元素 {target} 在索引 {found_index}")

# while 循环版本
numbers = [10, 20, 30, 40, 50]
target = 30
index = 0
found_index = -1

while index < len(numbers):
    if numbers[index] == target:
        found_index = index
        break
    index += 1

print(f"元素 {target} 在索引 {found_index}")

处理嵌套结构​

# for 循环版本
matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
for row in matrix:
    for element in row:
        print(element, end=" ")
    print()

# while 循环版本
matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
row_index = 0
while row_index < len(matrix):
    col_index = 0
    while col_index < len(matrix[row_index]):
        print(matrix[row_index][col_index], end=" ")
        col_index += 1
    print()
    row_index += 1
提示

选择建议：

  • 当你知道要遍历什么时，优先使用 for 循环
  • 当循环条件复杂或不确定时，使用 while 循环
  • 理解两者的转化关系有助于调试和优化代码
信息

性能考虑：

  • for 循环通常比等价的 while 循环稍快
  • for 循环的代码更简洁，可读性更好
  • while 循环提供更大的灵活性

4.4 break, continue, pass​

关键字作用
break立即终止整个循环
continue跳过当前这次循环，继续下一次迭代
pass占位语句，不执行任何操作

📌 示例：​

for i in range(5):
    if i == 3:
        break
    print(i)

for i in range(5):
    if i % 2 == 0:
        continue
    print(i)  # 只打印奇数

if True:
    pass  # 占位，不报错

📚 小节小结​

控制结构功能
if / elif / else条件判断
while条件循环
for遍历可迭代对象
无限循环永不停止的循环结构
循环转化for 和 while 互相转换
break终止整个循环
continue跳过本次，继续循环
pass占位，无操作

📘 附加章节：缩进（Indentation）

✨ 为什么缩进很重要？​

在 Python 中，缩进是用来表示代码块的边界，比如 if 语句、循环、函数体等，没有缩进或缩进不一致会导致语法错误。

不像 C、Java 等语言使用 {} 来包裹代码块，Python 仅通过缩进来区分结构。

🔍 缩进的规则​

  • 每个代码块下的语句必须缩进（至少一个缩进层级）
  • 同一代码块内缩进必须一致
  • Python 社区推荐每一级使用 4 个空格

❌ 错误示例（将导致错误）​

if True:
print("Hello")  # 没有缩进

IndentationError: expected an indented block

✅ 正确示例：​

if True:
    print("Hello")

🧱 常见缩进结构​

if 语句​

x = 10
if x > 5:
    print("Greater than 5")
else:
    print("Not greater")

for 循环​

for i in range(3):
    print("Number:", i)

函数定义​

def greet():
    print("Hello")

greet()

⚠️ 混用空格和 Tab 是错误高发区！​

  • 千万不要混用空格和 Tab，否则可能导致看起来对齐但运行报错。
  • 使用文本编辑器时，应设置为使用空格缩进，并统一为4 个空格。

🎯 快速检查技巧​

  1. 保持所有代码缩进风格一致
  2. 所有控制结构（if, for, while, def, class 等）下属语句必须缩进
  3. 代码块结束时缩进回到上一层

📚 小节小结​

内容说明
缩进是语法不是风格建议，必须使用
推荐空格数每层缩进 4 个空格
禁止混用禁止 Tab 和空格混用
出现在哪些结构if, for, while, def, class, ...