Python的while循环是在给定条件成立的情况下重复执行一段代码。与for循环（迭代次数已知）不同，while循环非常适合无法预先知道迭代次数的情况。
循环是 Python 中非常有用的构造，因此学习如何编写和使用循环对于 Python 开发人员来说是一项很棒的技能。有了这些知识，我们就可以在 Python 程序中编写有效的while循环，处理各种迭代需求。
包含编程资料、学习路线图、源代码、软件安装包等！【[点击这里]】！
While 循环基本构造
在编程中，循环是一种控制流语句，你多次重复执行一组给定的操作。在实践中，你会发现两种主要的循环类型：
- 1.for循环主要用于迭代已知次数，这在处理具有特定数量数据项的数据集合时很常见。
- 2.while循环通常用于迭代未知次数，当迭代次数取决于给定条件时很有用。
Python 中同时存在这两种循环，在本文中，云朵君和大家一起学习有关while循环的知识。在 Python 中，当你需要重复执行一系列任务（次数未知）时，通常会使用while循环
Pythonwhile循环是包含语句头和代码块的复合语句，循环会一直运行，直到给定条件变为 false。while循环的基本语法如下所示：
while condition:
<body>
- 在此语法中，condition是一个表达式，循环将计算其真值。如果条件为真，则循环体运行。否则，循环终止。请注意，循环体可以由一个或多个必须正确缩进的语句组成。
以下是此语法的更详细分解：
- while是启动循环头的关键字。
- condition是用于定义退出条件的真实性评估的表达式。
- 由每次迭代中执行的一个或多个语句组成。
下面是一个如何使用while循环来迭代递减的数字序列的简单示例：
>>> number = 5
>>> while number > 0:
... print(number)
... number -= 1
...
5
4
3
2
1
- 在此示例中，number > 0是循环条件。如果此条件返回 false 值，则循环终止。循环主体包含一个对 的调用，print()该调用将值显示在屏幕上。接下来，减少number的值。当循环在下一次迭代中评估条件时，此更改将产生不同的结果。
- 当条件保持为真时，循环运行。当条件变为假时，循环终止，程序继续执行循环体后的第一个语句。在此示例中，当number达到小于或等于0的值时，循环终止。
如果循环条件没有变为假，那么就可能进入无限循环。考虑以下循环，并将手指放在Ctrl+C组合键附近以终止其执行：
>>> number = 5
>>> while number != 0:
... print(number)
... number -= 1
...
5
4
3
2
1
>>> number = 5
>>> while number != 0:
... print(number)
... number -= 2
...
5
3
1
-1
-3
-5
-7
-9
-11
Traceback (most recent call last):
...
KeyboardInterrupt
- 在此示例中，循环条件为number != 0。当减少number时，此条件成立。但是，如果将其减少 2，则条件可能永远不会为假，从而导致潜在的无限循环。在这种情况下，通常可以通过按Ctrl + C来终止循环，但这在大多数操作系统上会引发异常。
注意，while循环在发生其他任何事情之前会先检查其条件。如果一开始就为假，那么循环体就永远不会运行：
>>> number = 0
>>> while number > 0:
... print(number)
... number -= 1
...
- 在这个例子中，当循环发现number不大于时0，它会立即终止执行，而不进入循环体。因此，循环体永远不会执行。
- 现在你已经了解了循环的基本语法while，是时候深入研究 Python 中的一些实际示例了。在下一节中，你将看到如何将这些循环应用于实际场景。
while循环高级语法
Pythonwhile循环具有一些高级功能，使其灵活而强大。当你需要微调循环以满足特定的执行流程时，这些功能会很有帮助。
到目前为止，我们已经看到了每次迭代都运行整个循环体的示例。Python 提供了两个关键字来修改这种行为：
- break：立即终止循环。然后程序继续执行循环体后面的第一个语句。
- continue：仅结束当前迭代。执行跳转回循环头，并评估循环条件以确定是否再次执行循环。
Python 的while循环还具有其他语法。它们包含一个else子句，当循环因条件成立而自然终止时，该子句会运行。在接下来的部分中，我们将进一步了解break和continue语句的工作原理，以及如何在while循环中有效地使用else子句。
声明break：提前退出循环
- 使用break语句，我们可以终止while循环的执行，并使程序继续执行循环体之后的第一个语句。
下面是一个简短的脚本，演示了break语句的工作原理：
number = 6
while number > 0:
number -= 1
if number == 2:
break
print(number)
print("Loop ended")
- 当number 为2时，到达break语句，循环完全终止。程序执行跳转到脚本最后一行调用print()。
从命令行运行break.py会产生以下输出：
$ python break.py
5
4
3
Loop ended
- 循环正常打印值。当number达到2的值时，break运行，终止循环并打印Loop ended到屏幕上。请注意，不会打印2和1。
- 需要注意的是，在条件语句break之外使用语句几乎没有意义。假设你直接在循环体中包含一个break语句，而没有将其包装在条件语句中。在这种情况下，循环将在第一次迭代中终止，可能无需运行整个循环体。
声明continue：在迭代中跳过任务
- 接下来是continue语句。使用此语句，我们可以在满足给定条件时跳过当前迭代中的某些任务。
下一个脚本与上一节中的脚本几乎相同，除了continue代替的语句break：
number = 6
while number > 0:
number -= 1
if number == 2:
continue
print(number)
print("Loop ended")
输出continue.py如下：
$ python continue.py
5
4
3
1
0
Loop ended
- 这次，当number为时2，该continue语句终止该迭代。这就是为什么2不打印的原因。然后，控制权返回到循环头，在那里重新评估条件。循环继续，直到number达到0，此时它像之前一样终止。
条款else：在自然循环终止时运行任务
Python 在while循环末尾使用可选else子句。语法如下所示：
while condition:
<body>
else:
<body>
- 仅当循环自然终止且未遇到任何语句时，else子句下的代码才会运行。换句话说，只有在while循环条件为false时，break才会执行。
- 请注意，在没有break语句的循环中插入else子句意义不大。在这种情况下，将else代码块的内容放在循环之后（无需缩进）效果相同，而且更简洁。
while循环中的else子句什么时候有用？一个常见的用例else是需要跳出循环。
import random
import time
MAX_RETRIES = 5
attempts = 0
while attempts < MAX_RETRIES:
attempts += 1
print(f"Attempt {attempts}: Connecting to the server...")
time.sleep(0.3)
if random.choice(False, False, False, True]):
print("Connection successful!")
break
print("Connection failed. Retrying...")
else:
print("All attempts failed. Unable to connect.")
- 此脚本模拟了连接到外部服务器的过程。循环中我们可以尝试连接一定次数，该次数由MAX_RETRIES 常量定义。如果连接成功，则break语句终止循环。
- 注意：在上面的示例中，使用random模块模拟了连接成功或失败的情况。在本文的其他几个示例中，我们还会用到这个模块。
- 当所有连接尝试失败时，else子句将执行，告知我们所有尝试均未成功。请继续运行该脚本几次以检查结果。
有效的while循环
- 在 Python 中编写while循环时，应确保其高效且可读性强。此外，还需要确保循环能够正确终止。
- 通常，当需要重复一系列操作直到给定条件变为假或保持为真时，会选择使用while循环。但当需要处理可迭代对象中的所有项时，这种循环并不适用。在这种情况下，我们应该使用循环for。
- 在以下部分中，我们将学习如何有效地使用while循环，避免无限循环，实现诸如break和continue之类的控制语句，以及利用else子句优雅地处理循环完成。
根据while循环条件运行任务
while循环的常见用例是等待资源可用后再继续使用。这在以下场景中很常见：
- 等待文件创建或填充
- 检查服务器是否在线
- 轮询数据库直到记录准备好
- 在发出请求之前确保REST API具有响应能力
下面这个循环不断检查给定文件是否已创建：
import time
from pathlib import Path
filename = Path("hello.txt")
print(f"Waiting for {filename.name} to be created...")
whilenot filename.exists():
print("File not found. Retrying in 1 second...")
time.sleep(1)
print(f"{filename} found! Proceeding with processing.")
with open(filename, mode="r") as file:
print("File contents:")
print(file.read())
- 此脚本中的循环对Path对象使用了.exists()方法。如果目标文件存在，则该方法返回True。如果文件不存在，则not运算符将检查结果取反并返回True。如果文件不存在，则循环等待一秒钟，然后运行另一次迭代并再次检查该文件。
如果你运行这个脚本，那么你将得到如下结果：
$ python check_file.py
Waiting for hello.txt to be created...
File not found. Retrying in 1 second...
File not found. Retrying in 1 second...
File not found. Retrying in 1 second...
...
- 与此同时，我们可以打开另一个终端并创建该hello.txt文件。当循环找到新创建的文件时，它将终止。然后，循环后的代码将运行，并将文件内容打印到屏幕上。
使用while循环进行未知次数的迭代
- 你需要处理包含未知数量数据项的数据流时，while循环也非常有用。在这种情况下，你不知道所需的迭代次数，因此可以使用包含控制条件True的while循环。这种技术提供了一种 Python 式的方法来编写运行未知次数迭代的循环。
为了说明这一点，假设我们需要读取一个持续提供数据的温度传感器。当温度等于或大于 28 摄氏度时，我们应该停止监控它。以下是完成此任务的循环：
import random
import time
def read_temperature():
return random.uniform(20.0, 30.0)
whileTrue:
temperature = read_temperature()
print(f"Temperature: {temperature:.2f}°C")
if temperature >= 28:
print("Required temperature reached! Stopping monitoring.")
break
time.sleep(1)
- 在这个循环中，你使用True作为循环条件，它会生成一个持续运行的循环。然后，你读取温度传感器并打印当前温度值。如果温度等于或大于 25 度，则跳出循环。否则，你等待一秒钟，然后再次读取传感器数据。
循环中从可迭代对象中删除元素
- 在迭代过程中修改集合可能会有风险，尤其是需要从目标集合中移除元素时。在某些情况下，使用while循环可能是一个不错的解决方案。
例如，假设你需要处理一个值列表，并在处理完每个值后将其删除。在这种情况下，你可以使用如下while循环：
>>> colors = "red", "blue", "yellow", "green"]
>>> while colors:
... color = colors.pop(-1)
... print(f"Processing color: {color}")
...
Processing color: green
Processing color: yellow
Processing color: blue
Processing color: red
- 在布尔上下文中评估列表时，如果列表包含元素，则得到 True；如果列表为空，则得到 False。在此示例中，只要有元素，colorses 就为真。使用 .pop() 方法删除所有项目后，colors 就会变为 False，循环也就结束了。
使用循环获取用户while输入
- 从命令行获取用户输入是 Python while循环的常见用例。考虑以下使用内置函数input()获取输入的循环。循环一直运行，直到我们输入单词"stop"：
line = input("Type some text: ")
while line != "stop":
print(line)
line = input("Type some text: ")
- input()函数要求用户输入一些文本。然后，将结果赋值给 line 变量。循环条件检查line的内容是否与"stop"不同，如果不同，则执行循环体。在循环内部，再次调用input()。循环重复进行，直到用户输入单词"stop"。
此示例有效，但缺点是需要重复调用。我们可以使用海象运算符来避免重复调用input()，如以下代码片段所示：
>>> while (line := input("Type some text: ")) != "stop":
... print(line)
...
Type some text: Python
Python
Type some text: Walrus
Walrus
Type some text: stop
- 在这个更新的循环中，你使用赋值表达式获取line变量中的用户输入。同时，该表达式返回用户输入，以便将其与标记"stop"值进行比较。
使用while循环遍历迭代器
- 在使用迭代器和可迭代对象时，使用带有内置next()函数的while循环可能是精细控制迭代过程的好方法。
为了让你理解它的工作原理，你需要用while循环来重写一个for循环。
requests = "first request", "second request", "third request"]
print("\nWith a for loop")
for request in requests:
print(f"Handling {request}")
print("\nWith a while loop")
it = iter(requests)
whileTrue:
try:
request = next(it)
except StopIteration:
break
print(f"Handling {request}")
这两个循环是等效的。运行脚本时，每个循环将依次处理三个请求：
$ python for_loop.py
With a for-loop
Handling first request
Handling second request
Handling third request
With a while-loop
Handling first request
Handling second request
Handling third request
- Python 的 for 循环相当灵活和强大，如果需要遍历一个给定的集合，通常应该优先选择 for 而不是 while。然而，将 for 循环转换成 while 循环（如上所示），可以让你在处理迭代器时更加灵活。
模拟 Do-While 循环
- do-while 循环是一种控制流语句，无论循环条件是真还是假，它都会执行其代码块至少一次。
- 如果你之前用过C、C++、Java或JavaScript等语言，那么你可能会好奇 Python 的 do-while 循环在哪里。坏消息是 Python 没有这个循环。好消息是，你可以用一个带break语句的while循环来模拟它。
考虑以下示例，该示例在循环中接受用户输入：
>>> while True:
... number = int(input("Enter a positive number: "))
... print(number)
... if not number > 0:
... break
...
Enter a positive number: 1
1
Enter a positive number: 4
4
Enter a positive number: -1
-1
- 同样，此循环使用内置input()函数接收用户输入。然后使用 将输入转换为整数int()。如果用户输入的数字小于0或等于，则break语句运行，循环终止。
- 请注意，为了在 Python 中模拟 do-while 循环，终止循环的条件位于循环末尾，并且其循环体是一个break语句。还需要强调的是，在这种类型的循环中，循环体至少运行一次。
使用while循环进行事件循环
- Python 中while循环的另一个常见且扩展的用例是创建事件循环，事件循环是等待某些特定操作（称为事件）的无限循环。一旦事件发生，循环就会将其分派给相应的事件处理程序#Event_handler)。
以下是一些可以找到事件循环的经典字段示例：
- 图形用户界面（GUI）框架
- 游戏开发
- 异步应用程序
- 服务器进程
例如，假设你想实现一个猜数字的游戏。你可以用一个while循环来实现：
from random import randint
LOW, HIGH = 1, 10
secret_number = randint(LOW, HIGH)
clue = ""
whileTrue:
guess = input(f"Guess a number between {LOW} and {HIGH} {clue} ")
number = int(guess)
if number > secret_number:
clue = f"(less than {number})"
elif number < secret_number:
clue = f"(greater than {number})"
else:
break
print(f"You guessed it! The secret number is {number}")
- 在此示例中，游戏循环运行游戏逻辑。首先，它使用input()接收用户的猜测，将其转换为整数，并检查它是大于还是小于秘密数字。当用户的猜测等于秘密数字时，执行该子句else。在这种情况下，循环中断，游戏显示获胜消息。
探索无限while循环
- 有时，你可能会编写一个无法自然终止的while循环。这种循环通常被称为无限循环，尽管这个名称并不十分准确，因为最终你还是需要以某种方式终止循环。
- 你可能有意或无意地编写了一个无限循环。有意的无限循环是强大的工具，通常用于需要持续运行直至满足外部条件的程序中，例如游戏循环、服务器进程以及事件驱动的应用程序（例如 GUI 应用程序或异步代码）。
相反，无意的无限while循环通常是由于某种逻辑问题导致循环条件永远无法成立。例如，以下循环可能会发生这种情况：
- 无法更新条件变量
- 使用逻辑上有缺陷的条件
- 在这些情况下，循环会错误地继续运行，直到被外部终止
在接下来的章节中，你将了解这两种类型的无限循环，以及如何在代码中处理它们。首先，你将从无意的无限循环开始。
无意的无限循环
假设你编写了一个由于内部错误而永不结束的while循环。回到本文第一部分的示例，你有一个持续运行的循环：
>>> number = 5
>>> while number != 0:
... print(number)
... number -= 2
...
5
3
1
-1
-3
-5
-7
-9
-11
Traceback (most recent call last):
...
KeyboardInterrupt
- 要终止此代码，我们必须按下Ctrl+C，这会通过键盘中断程序的执行。否则，循环将无限期运行，因为其条件永远不会变为 false。在实际代码中，我们通常需要设置适当的循环条件，以防止意外的无限执行。
- 在大多数情况下，我们可以通过修复条件本身或内部循环逻辑来防止潜在的无限循环，以确保条件在循环执行的某个时刻变为假。
在上面的例子中，我们可以稍微修改一下条件来解决这个问题：
>>> number = 5
>>> while number > 0:
... print(number)
... number -= 2
...
...
5
3
1
- 这次，循环不再向下移动值，而是在number值等于或小于0时终止。
或者，我们可以在循环体中使用附加条件来break终止循环：
>>> number = 5
>>> while number != 0:
... if number <= 0:
... break
... print(number)
... number -= 2
...
5
3
1
- 这个循环与原始循环条件相同。但是，它在循环体中包含了一个故障安全条件，以便在主条件失败时终止循环。
- 如何修复无意中引发的无限循环，很大程度上取决于循环条件和循环主体中使用的逻辑。因此，你应该仔细分析每种情况，以确定正确的解决方案。
有意无限循环
- 有意无限while循环非常常见且有用。然而，正确编写它们需要确保适当的退出条件，避免性能问题，并防止意外的无限执行。
- 例如，你可能想编写一个服务代码，让它启动并永久运行，接受服务请求。在这种情况下， “永久”指的是直到你关闭它为止。
编写无限循环的典型方法是使用while True构造。为了确保循环自然终止，你应该添加一个或多个break包含在适当条件中的语句：
while True:
if condition_1:
break
...
if condition_2:
break
...
if condition_n:
break
- 当你有多个理由结束循环时，这种语法很有效。通常，从几个不同的位置跳出循环比在循环头中指定所有终止条件更简洁。
为了在实践中看到这种构造，请考虑以下要求用户提供密码的无限循环：
MAX_ATTEMPTS = 3
correct_password = "secret123"
attempts = 0
whileTrue:
password = input("Password: ").strip()
attempts += 1
if password == correct_password:
print("Login successful! Welcome!")
break
if attempts >= MAX_ATTEMPTS:
print("Too many failed attempts.")
break
else:
print(f"Incorrect password. {MAX_ATTEMPTS - attempts} attempts left.")
- 此循环有两个退出条件。第一个条件检查密码是否正确。第二个条件检查用户是否已达到输入正确密码的最大尝试次数。这两个条件都包含一个break语句，用于正常结束循环。
结论
- 至此，大家和云朵君已经学习了很多关于 Pythonwhile循环的知识，它是迭代过程中至关重要的控制流结构。你学习了如何使用while循环重复执行任务直到满足条件，如何使用break和continue语句调整循环，以及如何防止或编写无限循环。
- 理解while循环对于 Python 开发人员来说至关重要，因为它们可以让我们处理需要根据条件重复执行的任务。
总结
- 最后希望你编程学习上不急不躁,按照计划有条不紊推进,把任何一件事做到极致,都是不容易的,加油,努力！相信自己！
文末福利
- 最后这里免费分享给大家一份Python全套学习资料，希望能帮到那些不满现状，想提升自己却又没有方向的朋友，也可以和我一起来学习交流呀。
包含编程资料、学习路线图、源代码、软件安装包等！【[点击这里]】领取！
- ① Python所有方向的学习路线图，清楚各个方向要学什么东西
- ② 100多节Python课程视频，涵盖必备基础、爬虫和数据分析
- ③ 100多个Python实战案例，学习不再是只会理论
- ④ 华为出品独家Python漫画教程，手机也能学习
可以扫描下方二维码领取【保证100%免费】
