循环语句 for 与 while

条件语句让程序”做选择”，循环语句让程序”重复干活”。上一篇 条件语句 if/elif/else 讲完了选择，这一篇要讲 Python 里两种循环：for 和 while。Python 的 for 循环跟 C/Java 完全不一样——它没有”变量 i 从 0 到 n”这种写法，而是”取出一个可迭代对象里的每个元素”。理解这个差异，你写循环的水平能直接跨一个台阶。

一、for：遍历可迭代对象

for 的基础形式：

for 变量 in 可迭代对象:
    循环体

举例：

for name in ["咖飞", "小王", "小李"]:
    print(f"你好，{name}")

for ch in "Python":
    print(ch)

for key in {"a": 1, "b": 2}:      # 遍历字典默认遍历 key
    print(key)

Python 的 for 不是”计数器循环”，它是”迭代器循环”。任何可迭代对象都能放在 in 后面：列表、元组、字典、集合、字符串、文件、生成器……

二、range：生成数字序列

想让 for 循环 n 次？用 range：

for i in range(5):
    print(i)
# 0 1 2 3 4

for i in range(1, 6):     # [1, 6)
    print(i)
# 1 2 3 4 5

for i in range(0, 10, 2): # start=0, stop=10, step=2
    print(i)
# 0 2 4 6 8

for i in range(10, 0, -1):
    print(i)
# 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

range(n) 不会立即生成一个 n 元素列表，而是懒生成——只在迭代时按需产生下一个数字。range(10 ** 9) 也几乎不占内存。

如果你确实要一个列表：list(range(10)) → [0, 1, ..., 9]。

三、enumerate：需要索引时的正确姿势

新手写法（不推荐）：

names = ["咖飞", "小王", "小李"]
for i in range(len(names)):
    print(i, names[i])

Pythonic 写法：

for i, name in enumerate(names):
    print(i, name)

enumerate 会同时给你索引和元素。可以指定起始编号：

for i, name in enumerate(names, start=1):
    print(f"第 {i} 名：{name}")

四、zip：并行遍历多个序列

names = ["咖飞", "小王"]
ages = [3, 20]

for name, age in zip(names, ages):
    print(f"{name}，{age} 岁")

zip 会以最短的序列为准，多出来的会被丢弃：

list(zip([1, 2, 3], ["a", "b"]))    # [(1, 'a'), (2, 'b')]

想以最长为准并补默认值：itertools.zip_longest。

五、遍历字典

score = {"张三": 90, "李四": 85, "王五": 78}

# 只要 key
for name in score:
    print(name)

# 要 key 也要 value
for name, s in score.items():
    print(name, s)

# 只要 value
for s in score.values():
    print(s)

六、while：条件循环

count = 0
while count < 5:
    print(count)
    count += 1

while 的关键：每次迭代前判断条件，为真才进入循环体。所以你要确保条件能变为假，否则死循环。

死循环有时是故意的——比如服务端：

while True:
    request = get_next_request()
    if request is None:
        break
    handle(request)

想优雅地”读到 EOF 结束”：

while (line := input()):     # 海象运算符
    process(line)

七、for 还是 while？

• 知道要循环的对象/次数 → for；
• 循环退出取决于某个条件 → while。

# for：处理一批固定数据
for user in users:
    send_email(user)

# while：一直读，读到"quit"退出
while True:
    cmd = input()
    if cmd == "quit":
        break
    handle(cmd)

八、break / continue / else

• break：立刻退出循环；
• continue：跳过本次迭代，进入下一次；
• else：循环正常结束（没被 break）时执行。

# 找第一个偶数
for n in [1, 3, 5, 4, 7]:
    if n % 2 == 0:
        print(f"找到 {n}")
        break
else:
    print("没找到")

# continue：跳过负数
for n in [3, -1, 5, -2, 8]:
    if n < 0:
        continue
    print(n)

for-else / while-else 是 Python 特色，其他语言基本没有。注意 else 不是配对 if 的，而是配对 for/while 的。

# 判断质数
n = 17
for i in range(2, n):
    if n % i == 0:
        print(f"{n} 不是质数")
        break
else:
    print(f"{n} 是质数")

九、循环控制的深入讲解

关于 break、continue、else 的更多细节和陷阱，我们下一篇 循环控制：break、continue、else 会单独讲。

十、嵌套循环

# 九九乘法表
for i in range(1, 10):
    for j in range(1, i + 1):
        print(f"{j}*{i}={i*j}", end="\t")
    print()

跳出嵌套循环：break 只跳出最近的一层。要跳多层：

# 方式 1：用 flag
found = False
for row in matrix:
    for cell in row:
        if cell == target:
            found = True
            break
    if found:
        break

# 方式 2：抽成函数，用 return
def find(matrix, target):
    for row in matrix:
        for cell in row:
            if cell == target:
                return True
    return False

方式 2 更 Pythonic，几乎所有多层循环都可以用”抽函数 + return”替代 flag。

十一、循环的效率优化

1. 避免在循环里重复计算

# ❌ 每次循环都调用 len()
for i in range(len(a)):
    ...

# ✅ 更好的是能不用索引就不用
for x in a:
    ...

2. 用 in / set 而不是循环查找

# ❌ O(n)
def contains(items, target):
    for x in items:
        if x == target:
            return True
    return False

# ✅ 一步搞定
target in items

3. 用生成器代替中间列表

# ❌ 生成 100 万个中间元素
sum([x*x for x in range(10**6)])

# ✅ 生成器表达式，边算边加
sum(x*x for x in range(10**6))

十二、常用循环模式

累加

total = 0
for x in numbers:
    total += x
# 等价：total = sum(numbers)

收集

result = []
for x in items:
    if x > 0:
        result.append(x * 2)
# 等价：result = [x*2 for x in items if x > 0]（列表推导式，第 15 篇讲）

分组计数

counter = {}
for w in words:
    counter[w] = counter.get(w, 0) + 1
# 等价：from collections import Counter; Counter(words)

早期退出

def find_first_negative(nums):
    for n in nums:
        if n < 0:
            return n
    return None

十三、一个综合例子：素数筛选

# primes.py
"""筛选出 2..N 之间的所有质数（埃拉托色尼筛法）。"""

def sieve(n: int) -> list[int]:
    if n < 2:
        return []
    is_prime = [True] * (n + 1)
    is_prime[0] = is_prime[1] = False

    for i in range(2, int(n ** 0.5) + 1):
        if is_prime[i]:
            # 从 i*i 开始把 i 的倍数标为合数
            for j in range(i * i, n + 1, i):
                is_prime[j] = False

    return [i for i, prime in enumerate(is_prime) if prime]


def main():
    n = int(input("求 2 到 N 之间的所有质数，请输入 N："))
    primes = sieve(n)
    print(f"共 {len(primes)} 个质数：")
    # 每行 10 个
    for i, p in enumerate(primes):
        print(f"{p:5d}", end="\n" if (i + 1) % 10 == 0 else " ")
    print()


if __name__ == "__main__":
    main()

这段代码用到了：for、range、双层循环、break/continue/else 的思想（虽然本例没显式用）、列表推导式、enumerate、f-string 对齐格式化。

十四、常见陷阱

陷阱 1：循环中修改被遍历的列表

items = [1, 2, 3, 4, 5]
for x in items:
    if x % 2 == 0:
        items.remove(x)   # 危险！索引错乱
print(items)              # 可能不是你想的

正确做法：遍历副本，或者构造新列表：

items = [x for x in items if x % 2]   # 保留奇数
# 或者：for x in items[:]:   遍历副本

陷阱 2：变量作用域

for i in range(3):
    pass
print(i)     # 输出 2，i 泄漏到外层作用域

Python 的 for 变量不局限在循环体内，这跟 C/Java 不同。避免依赖循环变量在循环外的值。

陷阱 3：range 的性能误区

for i in range(len(a)) 这种写法性能其实还行，但可读性差。能不用索引就不用。

陷阱 4：字典遍历时修改

d = {"a": 1, "b": 2}
for k in d:
    if d[k] == 1:
        del d[k]    # RuntimeError: dictionary changed size

用 list(d.items()) 拷一份再遍历，或者用字典推导式重建。

陷阱 5：忘了 int() 转型

n = input("次数：")
for i in range(n):      # TypeError，n 是字符串
    ...

for i in range(int(n)): 才对。

十五、小结与延伸阅读

• for 是”遍历可迭代对象”，不是”计数器循环”；
• 需要索引用 enumerate，并行多序列用 zip；
• while 用于”条件驱动的循环”；
• break/continue/else 是循环控制三件套；
• 跳出多层循环用函数 + return，别写 flag；
• 循环中不要修改被遍历的容器；
• 常见循环模式（累加、收集、计数、找第一个）都有标准库替代品，能不写循环就不写。

延伸阅读：

• Python 官方 for 语法：https://docs.python.org/zh-cn/3/tutorial/controlflow.html
• itertools 模块（下一篇讲不完的循环工具）：https://docs.python.org/zh-cn/3/library/itertools.html

下一篇 循环控制：break、continue、else 我们要把 break/continue/else 的细节和惯用法讲透。