Python for循环

for循环的基本语法

for 循环是编程中常用的结构，用于重复执行一段代码块指定的次数或遍历某个序列（如列表、元组、字符串或集合）中的每个元素。以下是 for 循环的基本语法结构：

for 变量 in 序列:
    # 执行的代码块
    # 可以是任何有效的Python语句
    # 这个代码块会针对序列中的每个元素执行一次

现在，让我们用一个简单的例子来解释如何编写一个基本的 for 循环。假设我们有一个包含几个数字的列表，并希望打印出列表中的每个数字：

# 定义一个包含数字的列表
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

# 使用for循环遍历列表中的每个元素
for number in numbers:
    # 打印当前遍历到的元素
    print(number)

当你运行上述代码时，它会输出：

1
2
3
4
5

在这个例子中，for 循环遍历 numbers 列表中的每个元素。对于列表中的每个元素（在每次循环迭代中赋值给变量 number），它都会执行缩进的代码块（在这个例子中是 print(number)）。因此，列表中的每个数字都会被打印出来。

for循环与可迭代对象

解释什么是可迭代对象（如列表、元组、字符串、字典等）。
演示如何在for循环中迭代这些可迭代对象。
举例说明如何通过索引迭代列表或字符串。

可迭代对象

可迭代对象（Iterable）是Python中的一个重要概念，指的是那些可以用for循环或其他迭代工具（如iter()函数）进行遍历的数据类型。常见的可迭代对象包括列表（list）、元组（tuple）、字符串（str）、字典（dict）、集合（set）以及文件对象等。

在for循环中迭代这些可迭代对象

列表（list）

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
for item in my_list:
    print(item)

元组（tuple）

my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5)
for item in my_tuple:
    print(item)

字符串（str）

my_string = "hello"
for char in my_string:
    print(char)

字典（dict）

注意：字典默认迭代的是键（keys），但也可以迭代值（values）或键值对（items）。

my_dict = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
# 迭代键
for key in my_dict:
    print(key)

# 迭代值
for value in my_dict.values():
    print(value)

# 迭代键值对
for key, value in my_dict.items():
    print(key, value)

集合（set）

my_set = {1, 2, 3, 4, 5}
for item in my_set:
    print(item)

通过索引迭代列表或字符串

有时我们可能想要同时获取可迭代对象的元素和它们的索引。对于列表和字符串，我们可以使用range()函数和len()函数来做到这一点。

列表（list）

my_list = ['apple', 'banana', 'cherry']
for index in range(len(my_list)):
    print(index, my_list[index])

字符串（str）

my_string = "hello"
for index in range(len(my_string)):
    print(index, my_string[index])

range()函数在for循环中的应用

range() 函数在 Python 中非常常用，它用于生成一个不可变的数字序列，通常用在 for 循环中迭代一系列的数字。下面我会详细介绍 range() 函数的基本用法、如何在 for 循环中使用它，以及 range() 函数的三个参数（start, stop, step）的用法。

range()函数的基本用法

range() 函数的基本语法如下：

range(stop)
range(start, stop[, step])

• start：序列的起始值（包含），默认为 0。
• stop：序列的结束值（不包含），即生成序列的上限。
• step：序列中每个值之间的间隔，默认为 1。

演示使用

示例 1：只有一个参数

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

示例 2：有两个参数

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

示例 3：有三个参数

for i in range(1, 10, 2):
    print(i)
# 输出:
# 1
# 3
# 5
# 7
# 9

参数的用法
start：这是序列的起始值。例如，在 range(2, 5) 中，起始值是 2。
stop：这是序列的结束值，但此值不包含在生成的序列中。例如，在 range(2, 5) 中，结束值是 5，但序列只包含 2、3 和 4。
step：这是序列中每个值之间的间隔。例如，在 range(1, 10, 2) 中，间隔是 2，所以序列包含 1、3、5、7 和 9。

注意事项

注意：range() 函数生成的是一个“惰性”的迭代器，这意味着它只在迭代时生成值，而不是一次性生成整个序列。这使得 range() 函数在处理大量数字时非常高效，因为它不需要在内存中存储所有的值。

for循环中的嵌套循环

嵌套循环

嵌套循环是一个循环（通常是 for 或 while 循环）内部包含另一个或多个循环。外部循环的每次迭代都会执行内部循环的所有迭代。这种结构在处理二维或多维数据（如矩阵、列表的列表等）时非常有用。

应用场景

二维数组（矩阵）遍历：在处理二维数组（如矩阵）时，通常需要使用嵌套循环来遍历每个元素。
图形打印：例如，使用嵌套循环打印各种图案，如星号构成的矩形、菱形等。
列表的列表处理：当需要遍历列表的列表时，嵌套循环可以帮助我们逐个访问内部列表的元素。

使用示例

假设我们有一个二维列表（矩阵），我们想打印出它的所有元素：

matrix = [
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6],
    [7, 8, 9]
]

for row in matrix:  # 外部循环遍历矩阵的行
    for element in row:  # 内部循环遍历当前行的元素
        print(element, end=' ')  # 打印元素，用空格分隔
    print()  # 打印完一行后换行

# 输出：
# 1 2 3
# 4 5 6
# 7 8 9

嵌套循环的复杂性和注意事项

• 可读性：嵌套循环可能会降低代码的可读性，尤其是当嵌套层数过多时。因此，建议尽量保持嵌套层数在可管理的范围内，并使用有意义的变量名。
• 性能：嵌套循环会增加计算的复杂性，因为每次外部循环迭代都会执行整个内部循环。因此，在处理大量数据时，嵌套循环可能会导致性能问题。在这种情况下，考虑使用更有效的算法或数据结构可能是一个好主意。
• 逻辑清晰：确保你的嵌套循环逻辑清晰，避免出现逻辑错误。有时，使用额外的变量或标志来跟踪状态可能有助于简化逻辑。
• 避免无限循环：确保你的循环条件设置正确，以避免无限循环。特别是在使用 while 循环时，这一点尤为重要。
• 代码重用：如果你发现自己在多个地方使用相同的嵌套循环结构，考虑将其封装为一个函数，以提高代码的重用性和可维护性。嵌套循环

for循环中的break和continue语句

在for循环中，break和continue是两个控制流语句，它们用于改变循环的正常执行流程。

break语句：

• 当在循环中遇到break语句时，循环会立即终止，并且控制流会跳转到循环后面的第一个语句。
• break语句通常用于在满足某个条件时提前退出循环。

示例：
假设我们有一个数字列表，我们想要找到列表中的第一个偶数并打印它，然后退出循环。

numbers = [1, 3, 5, 4, 6, 8]
for num in numbers:
    if num % 2 == 0:  # 检查数字是否为偶数
        print("找到偶数:", num)
        break  # 找到后，使用break退出循环
print("循环结束。")

# 输出:
# 找到偶数: 4
# 循环结束。

continue语句：

• 当在循环中遇到continue语句时，当前迭代的剩余代码将不会执行，并且循环会立即开始下一次迭代。
• continue语句通常用于在满足某个条件时跳过当前迭代的剩余部分，继续下一个迭代。

示例：
假设我们有一个数字列表，我们想要打印出列表中所有的奇数，忽略偶数。

numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
for num in numbers:
    if num % 2 == 0:  # 检查数字是否为偶数
        continue  # 如果是偶数，则跳过当前迭代
    print(num)  # 打印奇数

# 输出:
# 1
# 3
# 5