循环
引入| English | 释义 | 拼音 |
|---|---|---|
| iteration/ˌɪtəˈreɪʃn/ | 循环 | xún huán |
| infinite loop/ˈɪnfɪnət luːp/ | 死循环 | sǐ xún huán |
| trace table/treɪs ˈteɪbl/ | 跟踪表 | gēn zōng biǎo |
£1000 什么时候变成 £2000？
- 你以每年 5% 的利率存 £1000。要多少年才会超过 £2000？你可以手工一遍又一遍地乘以 1.05，但计算机眨眼就能完成。
- 一遍又一遍地做同一步就是循环(iteration)。这节课讲怎样写出运行正确次数、然后停下来的循环。
balance, years = 1000.0, 0
while balance < 2000.0:
balance *= 1.05
years += 1
print(years, round(balance, 2)) # 15 2078.93
for：次数已知的循环
for i in range(1, 6):对每个值运行一次代码块：1, 2, 3, 4, 5。结束值6不包括在内。range(5)给出0, 1, 2, 3, 4；range(2, 11, 2)给出2, 4, 6, 8, 10。for循环也可以逐个走过字符串或列表：for ch in "banana":。
for i in range(3, 8): 的代码块运行多少次？
难度 2/5 · 今日首次完成可获 140 金币及少量额外奖励
i 取 3, 4, 5, 6, 7；结束值 8 不包括在内。range(a, b) 运行 $b - a = 8 - 3 = 5$ 次。
把每个 range 与它给出的值配对。
难度 2/5 · 今日首次完成可获 140 金币及少量额外奖励
一个数是终点；两个数是起点和终点；第三个数是步长，可以是负数。终点值永远不包括在内。
累加器模式
- 要把东西加起来，就在循环之前把总数设为零，在循环之内往上加，在循环之后使用它。
- 如果把
total = 0放在循环里，每一轮都会把它清零，最后只剩最后一个值。
total = 0
for i in range(1, 6):
total += i
print(total) # 15
看总数逐步累加
逐轮执行。i 从 range(1, 6) 中取下一个值，total 加上它，所以第五轮之后总数是 15。
执行 total = 0 和 for p in [4, 8, 15]: total += p 之后，total 是多少？
难度 2/5 · 今日首次完成可获 140 金币及少量额外奖励
总数依次为 $0 \to 4 \to 12 \to 27$，列表中每一项一步。
while：循环到条件不成立为止
while condition:只要条件为True就一直重复。事先不知道要循环几轮时用它。- 每个
while循环都需要三样东西：一个初始值、一个条件，以及一个让条件逐渐变为False的步进。忘了步进，就会得到死循环(infinite loop)。
运行这段代码会发生什么：n = 5，然后 while n > 0: print(n)？
难度 1/5 · 今日首次完成可获 100 金币及少量额外奖励
这个循环有初始值和条件，但没有步进。在循环内加上 n -= 1，它就会打印 5, 4, 3, 2, 1 然后停止。
手工追踪
- **跟踪表(trace table)**记录每一轮之后所有变量的值。用它来预测循环，也用它找出你对循环的理解和真实循环在哪里出现分歧。
- 每一轮填一行，并在每行末尾检查条件。循环在第一个
False处停止。
- 对
n = 5追踪 factorial 循环。 - 开始：
n = 5，factorial = 1。每轮之后：$(4, 5)$、$(3, 20)$、$(2, 60)$、$(1, 120)$。 - 这时
n > 1为False，循环结束，打印120。一共四轮，因为n从 5 减到了 1。
追踪：x = 1，然后 while x < 50: x *= 3。循环结束时 x 是多少？
难度 2/5 · 今日首次完成可获 140 金币及少量额外奖励
$x$ 依次为 $1 \to 3 \to 9 \to 27 \to 81$。在 27 时条件仍为真，于是再运行一次；到 81 时条件为假。
break：任务完成就停下
break立刻离开循环。它适合搜索：逐个查看，找到想要的那个就停下。- 从 100 开始找第一个 7 的倍数，会测试 100、101、102、103 和 104，然后在 105 停下。
for n in range(100, 200):
if n % 7 == 0:
break
print(n) # 105
一个循环执行 for n in range(30, 60):，在第一个满足 n % 8 == 0 的 n 处 break。循环结束后 n 是多少？
难度 1/5 · 今日首次完成可获 100 金币及少量额外奖励
30 和 31 不是 8 的倍数；32 是，于是 break 停止循环，此时 n 仍等于 32。
用 for 还是 while？
- 轮数已知，或要访问集合里的每一项时，用
for。它不会无限运行。 - 由条件决定何时停止时，用
while：直到余额超过 £2000，直到用户输入有效的数字。上面的存款循环在 15 年后停在 £2078.93，而不是正好落在 £2000。
哪个任务需要 while 循环而不是 for 循环？
难度 1/5 · 今日首次完成可获 100 金币及少量额外奖励
没人知道用户会输错几次，所以必须由条件决定。另外三个任务访问的是已知的一组项目。
容易丢分的地方
- 差一错误。
range(1, 5)停在4。数一数轮数：range(a, b)运行 $b - a$ 次。 while里没有步进。 如果循环里没有任何东西改变条件，它就永远不会结束。- 累加器放错位置。
total = 0放在循环之前；print(total)通常放在循环之后，不要缩进到循环里。 - 修改
for的循环变量。 在for i in range(5):里设置i = 10并不能跳过轮次；下一轮会重新设置i。
for i in range(1, 5): 在最后一轮时 i 等于 5。
难度 1/5 · 今日首次完成可获 100 金币及少量额外奖励
最后一个值是 4；终点值永远取不到。要包括 5，应写 range(1, 6)。
你掌握了
- 循环重复执行一个代码块。
for适合次数已知或遍历集合；range(a, b)在b之前停止。 while循环需要初始值、条件和走向False的步进；没有步进就是死循环。- 累加时在循环前设定总数。用
break提前结束搜索，用跟踪表检查任何循环。