第5关(消灭该死的重复(上))
Hi,欢迎来到第5关。记得按F11(苹果电脑请按control+command+F),给自己更好的学习体验。
上一关,我们学习了两种新的数据类型:列表和字典。
这一关,我们要学习的主题是【循环】。循环的意思是:把一件事重复执行很多遍。
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循环 每个人的生活和工作都充满了循环,很多时候,循环意味着重复和枯燥。比如你要手动输入200个员工的个人信息,比如她要一遍一遍地给不认真的人费劲口舌解释同样的事情,又比如他一成不变、如同一潭死水般的生活。
一成不变的生活终归需要你自己去打破循环,但工作的事,就大可让计算机帮一帮我们了。与人类不同,计算机不怕苦也不怕累,无聊的事情可以重复上千遍,只要能追寻到你想要的答案。
这恰恰就是编程解放人类的地方。比如你需要下载很多很多张图片,本来你是要手动操作的,而计算机通过【循环】,就可以依照某些规则,帮你一张一张地下载图片,你在一旁歇着就好。计算机干重复性的工作比你拿手。
再比如作为运营,可能需要去解散很多的用户群,本来要一个一个手动点击,而计算机通过【循环】,就可以依照某些规则,帮人一个一个解散。计算机干重复性的工作比你省力。
现在你再看“循环”这两个字,是不是跟开始不太一样了?
为什么计算机就特别擅长做重复性工作呢?
注意,是“超擅长、速度超快”,而不只是“能干活、不抱怨”。
究其原理,其实是因为代码中的【循环语句】,让计算机能够重复性地、自动地执行指令。
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循环语句 要实现“重复、自动地执行代码”,有两种循环语句可供我们选择使用:一种是for...in...循环语句,另一种是while循环语句。
“循环”在计算机中是非常重要,是最基础的编程知识,为了讲解得更加清楚,我们将循环这一章节分成了上下两关。这一关,我们将对两种循环语句形成初步的了解,并学会简单的应用。
话不多说,我们先一起来看看第一种循环的方式:for...in...循环,它也被简称为for循环。
for...in...循环语句
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for 循环 还记得前一关里,班主任点名的例子吗?本来要重复50次才能完成的任务,最后变成了3行代码。
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例子 这里的第2-3行就是for循环。
先看一段最简单的for循环代码,了解它的格式:
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循环 来,先运行一下图中的示例代码。
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例子 终端上依次出现了列表里的所有数字,对吧?我们用大白话来打个比方,以便更好地理解这段代码的意义:
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例子
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解释 for循环的3个要点即是:
1.空房间;2.一群等着办业务的人;3.业务流程
我们一个一个来看:
for循环:空房间
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房间
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空房间的学名叫【元素】(item),你可以把它当成是一个变量。那么首先,我们需要给房间取一个名字,也就是“变量名”。
为什么我总是用i?因为英文是item,所以i是常用名嘛。但其实你给这个房间取什么名字都行。
来,直接运行一下代码试试。
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是不是三种结果都一样?这就对啦,
拘束姓名。
在for循环结束之后,我们还能使用这个房间,不过这时候房间里的人是谁呢?
请运行代码体验一下:
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原来,业务结束之后,最后一个走进去的5留在了房间里,被打印了出来。
搞清楚了什么是“空房间”,我们再看看下一个要点:
for循环:一群排队办业务的人
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我们刚刚看到的“一群排队办业务的人”,
都是以列表的形式出现:[1,2,3,4,5]。还有哪些数据类型也属于“一群排队办业务的人”呢?
我觉得你已经猜到了,就是字典。来直接体验一下代码运行效果:
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我们用print(i)把“空房间”i打印了出来,发现i会逐个接待字典中的每一个【键】。
那什么不属于“一群排队办业务的人”呢?请你猜一猜:
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答案是B,字典、列表和字符串'吴承恩'都是一群排队办业务的人,但a = 5并不是。
哈哈,是不是做题时有点犹豫,看到答案后有些疑惑:为什么'吴承恩'也可以?
不要怀疑,字符串也属于“一群排队办业务的人”。打个比方,'吴承恩'三个字就像一家三口,但走进空房间办业务时,这家人是可以一个一个进去的。来试试吧。
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而整数、浮点数是不属于“一群排队办业务的人”的,如果把它们放在for循环里,代码会报错。
请你体验一下报错的代码,遇到报错后,可以把代码修改成正确的,或者点击【跳过】按钮。
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现在我们理解了:列表,字典,字符串都可以是“一群排队办业务的人”。
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还是这段代码,代码的运行结果你应该已经了然于心,是1,2,3,4,5依次出现。也就是说,当这一群排队的人依次序走进空房间,每个人都会把业务办完。
这个过程,在Python中的学名就叫做【遍历】。
其实,遍历这个词在古代汉语中就已经出现过了:
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只不过古人是遍历名山大川,一一寻访学问;而Python是遍历数据结构(列表、字典等),一一访问其中的数据。
除了列表,字典,字符串三种数据类型,我们还可以遍历其他的数据集合。比如和for循环常常一起搭配使用的:
range() 函数。
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运行后,你看到了整数0,1,2,是不是?
使用range(x)函数,就可以生成一个从0到x-1的整数序列。
它还有更多用法,再来看这段代码,并运行:
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使用range(a,b) 函数,你可以生成了一个【取头不取尾】的整数序列。
你可能会想问,我没事儿取这些整数出来干嘛?
嗯,这是个好问题。再来看一段代码,并运行:
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重要的事情说三遍,哈哈。
像这样,有了range()函数之后,当你想把一段代码固定重复n次时,就可以直接使用for i in range(n)解决问题。
来练习一下:如果你要重复打印“书桓走的第n天,想他”,n为0到10,你会怎么写?
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答案
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答案 range()函数还有一种用法,我们来直接运行体验一下:
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你观察出规律了么?这里range(0,10,3)的意思是:从0数到9(取头不取尾),数数的间隔为3。
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好啦,我们来实战一下:请你用for循环完成1到100的整数分别乘以5的计算,并打印出来,效果就像这样:
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你会怎么写出for循环代码呢?
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你答对了!range(1,101 )表示从1-100的整数列表,不包括101。
请开始写代码吧:
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答案 老师的答案是这样的:
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我们最后来理解一下for循环的第三个要点:
for循环:办事流程
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我们以下面的代码为例:
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这两行代码中,in表示从“一群排队办业务的人”(字符串、列表、字典等)中依次取值,这个刚才我们已经学过了。
在循环的过程中,“一群排队办业务的人”会被依次取出,然后走进房间i去办理业务。
但办事流程呢?在这里流程很简单,都是print(i*5)。然后在i=1的情况下,执行一遍流程;在i=2的情况下,再执行一遍流程……一直执行到i=5,也就把这群人的事情全部办完了:
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“办事流程”的学名是【for子句】。格式是【冒号】后另起一行,【缩进】写命令。
格式对于编程来说是一件再怎么强调也不为过的“小事”,所以在这里我们再强调一下for循环的格式:
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格式 到这里,你已经掌握for循环的基本语法了,我们再做一些练习。
假设你要做大采购,让小明买醋,小红买油,小白买盐,小张买米;我们先把这堆事情写成一个字典:d = {'小明':'醋','小红':'油','小白':'盐'}
如果我们把这四个人要买的东西依次print出来,要写4句print语句:
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请你来动手用for循环代替以上重复性代码,并起到同样的效果。
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老师的答案是这样的:
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你做对了吗?如果有点不确定,可以回头补一补上一关“字典”的相关知识。
到这里,for循环的3个要点都讲解完毕:
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好了,我们学完了for循环,我们来看看另一种循环方式。
while循环
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先来看看while循环长啥样:
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你猜一猜,图中代码的运行结果会是怎么样的呢?
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还是1,2,3,4,5依次出现,对吧?我们也用大白话去解释一下这段代码。
和for循环语句不同,while语句没有“空房间”,也不是“把一群排队办业务的人做完”。它是“在一定的条件下”,“按照流程办事”。
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很明显,while循环有2个要点:1.放行条件;2.办事流程。咱们先看第一个。
while循环:放行条件
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while在英文中表示“当”,while后面跟的是一个条件。当条件被满足时,就会循环执行while内部的代码(while子句)。
所以while循环本质上像是一个哨卡:只要事情符合条件,那就一遍又一遍的“按流程办事”。
就像在上面的例题中,只要a<5这个条件成立,就不停地办事(把a+1的结果打印出来),直到条件不成立,办事流程就停止。
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同样,while语句也要注意代码规范:
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和for循环一样,冒号和内部代码的缩进都是必不可少的。╭(╯^╰)╮写不规范的话计算机又给你报错,然后你又卡在莫名其妙的地方很久噢......
下面,我们用一个好玩儿的案例来说明while的具体用法,不晓得同学们有没有看过金庸的武侠小说《神雕侠侣》?
小说里的主角小龙女(古墓派掌门人)自小在终南山上的古墓里生活。这个门派有个规定,除非有男人愿意为掌门人死,否则掌门人永远不能出墓门半步。
在Python中,这个故事的逻辑就被翻译成:当(while)没有男人愿意为小龙女去死的时候,小龙女要一直一直一直生活在古墓里,这就是一种循环。只有当条件(没有男人愿意为小龙女去死)为假的时候,就可以打破循环,小龙女就能出古墓下山了。
这段代码我先写出来,你看看~
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第1行代码:定义了变量man为空的字符串。使用变量前要先定义变量并为变量赋值,下面我们还会继续用到变量man。
第2行代码:while后面有一个条件,当这个条件被满足时,即man != '有'时,放行、办事。开始执行循环内部代码,即第3行的代码,开始询问。
第3行代码:询问现在有男人愿意为小龙女死吗?输入完信息后,回到第2行代码,重新判断条件真假。直到条件被判断为假,即man == '有',while循环才结束。
第4行代码:while 循环结束后的代码,也是循环外部的代码。因为当有男人愿意为小龙女死的时候,while 后面的条件就为假,此时,程序会结束循环,去运行第五行代码。
我们来运行一下好了,同样需要你输入内容。你可以先随便输入几个数据,只要你输入的不是有,代码就会一直循环;直到你输入有,循环会结束。
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幸运的是,小说的男主角杨过在因缘际会下,来到了活死人墓,和小龙女互生情愫。杨过对小龙女用情很深,愿意为她而死,所以满足了师门的规定,小龙女就可以出古墓下山了。
好了,你感受过了while循环的逻辑之后,现在我想请你自己动手练一练。放心,没那么难,有疑问的话看看小龙女的例题。
这个画风突变的故事是这样的:你家的大门是密码门,密码是你的生日816。当输错密码错误的时候,会提示“请尝试输入密码:”。直到密码输入正确,就会提示“欢迎回家!”。
终端的运行效果应该差不多长这样:
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请你补全这段代码吧:
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没有达到期望的效果 老师的答案是这样的:
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正确答案 对照正确答案,发现了自己的错误
input语句放的位置不对,导致程序或者陷入死循环,或者没完全执行到位
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做对了吧?先恭喜你呀。
那什么,或许你会有小小的疑惑(很可能也没注意到),816到底是谁的生日?偷偷告诉你,是95版《神雕侠侣》女主角李若彤的生日,永远的小龙女。
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好啦,言归正传。我们再看看while循环的第二个要点:办事流程。
while循环:办事流程
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while循环,在满足条件的时候,会一轮又一轮地循环执行代码。
我们来做道选择题,请看代码回答问题:
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不是噢。这次print(a)不是子句,没有缩进,而是在外面哦。
这道题跟一开始的例题非常相似,唯一的区别在于print(a)有没有缩进。
有缩进的时候,print(a)也是循环中的“办事流程”,会将数字逐一打印。没有缩进的时候,循环中的“办事流程”就只有做加法,print(a)也就只会打印循环结束时的最后一个数字。
稍微有点费事是不?我们来做一下分解,看看每一行代码的含义:
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可以看到,最后一轮循环的时候a=4,然后最后a的值被加1后等于5:
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所以,缩进后的【while子句】才是会被循环执行的“办事流程”,这一点,你应该差不多明白了吧~
那,我们再来做一个小练习。
之前,我们用for循环解过“1到100分别乘以5”的题目:
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如果现在用while循环,应该怎么写呢?你来试试看。
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我的答案 如果用while循环解“1到100分别乘以5”的题目,老师的答案是这样的:
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老师的答案 到这里,for循环和whlie循环的知识就都学完了~
for循环和while循环都可以帮我们完成重复性的劳动,那到底两个循环有什么区别,什么时候用for什么时候用while呢?让我们来对比一下。
两种循环对比
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for循环和whlie循环最大的区别在于【循环的工作量是否确定】,for循环就像空房间依次办理业务,直到把【所有工作做完】才下班。但while循环就像哨卡放行,【满足条件就一直工作】,直到不满足条件就关闭哨卡。
所以说,当我们【工作量确定】的时候,我们就可以让for循环来完成重复性工作。反之,要【工作量不确定时】可以让while循环来工作:
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要把字符串'神雕侠侣'拆成一个个字符打印出来,这件事【工作量确定】,适合用for循环。
而对于“输入密码,判断输入的密码是否正确”这件事,我们并不知道要判断几遍才能得到正确密码,所以【工作量不确定】,适合用while循环。
不过有一种情况for循环和while循环都可以解决问题,那就是【把一件事情做N遍】:
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你会看到,两者都能做。不过for循环的代码相对更简洁一些。
让我们总结一下什么时候用for什么时候用while:
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总结 好啦,《消灭该死的重复(上)》所有的知识,我们就讲完了。
来到这一关的尾声,想说一说“循环”。
正如开头所说,计算机能帮我们做的,是许许多多繁杂重复的工作。
当计算机为我们解放双手,这平凡的日子就空出了一些时间。
这些时间,你会用来做什么呢?
曾有一段日子,我选择让自己的思想任意驰骋,想看看哪里是我的边缘。
后来,我用那些多出来的时间回归生活,学习陪伴家人,学习表达我的珍惜。
而此时,此地,此刻的每一个你,就是现在的我,为这些时间所做出的选择。
路还长着呢,我们下一关再会。
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【第5关(消灭该死的重复(上))】
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