代码收藏家 Python中的while循环控制结构深度解析与15个实践案例
在 Python 编程中，while 循环是一种非常重要的控制结构，用于重复执行一段代码，直到满足某个条件为止。本文将深入解析 while 循环的基本用法、高级技巧，并通过 15 个实践案例帮助你更好地理解和应用这一强大的工具。
1. 基本语法
while 循环的基本语法如下：
while 条件:
# 执行的代码块
当条件为 True 时，循环体内的代码会一直执行，直到条件变为 False。
示例 1：基本 while 循环
count = 0
while count < 5:
print(f"Count is {count}")
count += 1 # 每次循环后增加计数器
输出结果：
Count is 0
Count is 1
Count is 2
Count is 3
Count is 4
2. 无限循环
如果 while 循环的条件始终为 True，则会导致无限循环。通常情况下，我们需要在循环体内设置一个条件来终止循环。
示例 2：无限循环
while True:
user_input = input("Enter 'q' to quit: ")
if user_input == 'q':
break # 当用户输入 'q' 时，终止循环
3. 使用 break 和 continue
break 语句用于立即退出循环。
continue 语句用于跳过当前循环的剩余部分，直接进入下一次循环。
示例 3：使用 break
count = 0
while count < 10:
if count == 5:
break # 当计数器达到 5 时，退出循环
print(f"Count is {count}")
count += 1
输出结果：
Count is 0
Count is 1
Count is 2
Count is 3
Count is 4
示例 4：使用 continue
count = 0
while count < 10:
count += 1
if count % 2 == 0:
continue # 跳过偶数
print(f"Odd number: {count}")
输出结果：
Odd number: 1
Odd number: 3
Odd number: 5
Odd number: 7
Odd number: 9
4. 嵌套 while 循环
可以在 while 循环内部再嵌套一个 while 循环，以实现更复杂的逻辑。
示例 5：嵌套 while 循环
i = 1
while i <= 3:
j = 1
while j <= 3:
print(f"({i}, {j})")
j += 1
i += 1
输出结果：
(1, 1)
(1, 2)
(1, 3)
(2, 1)
(2, 2)
(2, 3)
(3, 1)
(3, 2)
(3, 3)
5. else 子句
while 循环可以包含一个 else 子句，当循环正常结束（即条件变为 False）时，else 子句中的代码会被执行。
示例 6：else 子句
count = 0
while count < 5:
print(f"Count is {count}")
count += 1
else:
print("Loop finished normally")
输出结果：
Count is 0
Count is 1
Count is 2
Count is 3
Count is 4
Loop finished normally
6. 处理异常
在 while 循环中，可以使用 try-except 语句来处理可能出现的异常。
示例 7：处理异常
while True:
try:
user_input = int(input("Enter a number: "))
print(f"You entered: {user_input}")
break
except ValueError:
print("Invalid input. Please enter a valid number.")
7. 使用 while 循环进行文件读取
while 循环可以用于逐行读取文件内容。
示例 8：逐行读取文件
with open('example.txt', 'r') as file:
line = file.readline()
while line:
print(line.strip()) # 去除行末的换行符
line = file.readline()
假设 example.txt 文件内容如下：
Line 1
Line 2
Line 3
输出结果：
Line 1
Line 2
Line 3
8. 使用 while 循环生成斐波那契数列
斐波那契数列是一个经典的数学问题，可以用 while 循环来生成。
示例 9：生成斐波那契数列
a, b = 0, 1
count = 0
while count < 10:
print(a)
a, b = b, a + b
count += 1
输出结果：
0
1
1
2
3
5
8
13
21
34
9. 使用 while 循环实现简单的猜数字游戏
示例 10：猜数字游戏
import random
number_to_guess = random.randint(1, 100)
attempts = 0
while True:
user_guess = int(input("Guess the number (between 1 and 100): "))
attempts += 1
if user_guess == number_to_guess:
print(f"Congratulations! You guessed the number in {attempts} attempts.")
break
elif user_guess < number_to_guess:
print("Too low, try again.")
else:
print("Too high, try again.")
10. 使用 while 循环实现倒计时
示例 11：倒计时
import time
seconds = 10
while seconds > 0:
print(f"Time remaining: {seconds} seconds")
time.sleep(1) # 暂停 1 秒
seconds -= 1
print("Time's up!")
11. 使用 while 循环实现简单的计算器
示例 12：简单计算器
while True:
print("Options:")
print("Enter 'add' to add two numbers")
print("Enter 'subtract' to subtract two numbers")
print("Enter 'quit' to end the program")
user_input = input(": ")
if user_input == "quit":
break
elif user_input == "add":
num1 = float(input("Enter first number: "))
num2 = float(input("Enter second number: "))
result = num1 + num2
print(f"The result is {result}")
elif user_input == "subtract":
num1 = float(input("Enter first number: "))
num2 = float(input("Enter second number: "))
result = num1 - num2
print(f"The result is {result}")
else:
print("Unknown command")
12. 使用 while 循环实现斐波那契数列的生成器
示例 13：斐波那契数列生成器
def fibonacci():
a, b = 0, 1
while True:
yield a
a, b = b, a + b
fib = fibonacci()
for _ in range(10):
print(next(fib))
输出结果：
0
1
1
2
3
5
8
13
21
34
13. 使用 while 循环实现简单的聊天机器人
示例 14：简单聊天机器人
greetings = ["hello", "hi", "hey"]
responses = {
"hello": "Hi there!",
"hi": "Hello!",
"hey": "Hey!",
"how are you": "I'm just a computer program, but thanks for asking!",
"what's your name": "I'm a chatbot.",
"bye": "Goodbye!"
}
while True:
user_input = input("You: ").lower()
if user_input in greetings:
print(f"Bot: {responses[user_input]}")
elif user_input in responses:
print(f"Bot: {responses[user_input]}")
elif user_input == "exit":
break
else:
print("Bot: I don't understand that.")
14. 使用 while 循环实现简单的密码验证
示例 15：密码验证
correct_password = "password123"
attempts = 0
while attempts < 3:
user_password = input("Enter your password: ")
if user_password == correct_password:
print("Access granted!")
break
else:
print("Incorrect password. Try again.")
attempts += 1
else:
print("Too many failed attempts. Access denied.")
实战案例：实现一个简单的银行账户管理系统
假设我们要实现一个简单的银行账户管理系统，用户可以存钱、取钱和查看余额。我们将使用 while 循环来处理用户的操作。
class BankAccount:
def __init__(self, balance=0):
self.balance = balance
def deposit(self, amount):
self.balance += amount
print(f"Deposited {amount}. New balance: {self.balance}")
def withdraw(self, amount):
if amount > self.balance:
print("Insufficient funds.")
else:
self.balance -= amount
print(f"Withdrew {amount}. New balance: {self.balance}")
def check_balance(self):
print(f"Current balance: {self.balance}")
# 创建一个银行账户对象
account = BankAccount()
# 主循环
while True:
print("\nOptions:")
print("1. Deposit money")
print("2. Withdraw money")
print("3. Check balance")
print("4. Exit")
choice = input("Choose an option: ")
if choice == "1":
amount = float(input("Enter the amount to deposit: "))
account.deposit(amount)
elif choice == "2":
amount = float(input("Enter the amount to withdraw: "))
account.withdraw(amount)
elif choice == "3":
account.check_balance()
elif choice == "4":
print("Thank you for using our bank system. Goodbye!")
break
else:
print("Invalid choice. Please try again.")
总结
本文详细介绍了 Python 中 while 循环的基本用法、高级技巧，并通过 15 个实践案例帮助你更好地理解和应用这一强大的工具。从基本的计数器到复杂的银行账户管理系统，while 循环在各种场景中都有广泛的应用。
好了，今天的分享就到这里了，我们下期见。
作者：墨鱼爆蛋
