python程序設計 課件 第4章 循環(huán)與輸出

第4章循環(huán)結構與print語句Python程序設計第4章循環(huán)結構與print語句之前的程序代碼執(zhí)行時，都是一行接著一行，直到最后。但有時我們想重復執(zhí)行同樣的程序代碼，此時便需要用到循環(huán)（loop），程序員用循環(huán)連續(xù)多次執(zhí)行一系列語句。Python的for循環(huán)是循環(huán)遍歷序列的有限循環(huán)；while語句是一個不定循環(huán)，只要循環(huán)條件保持為真，它就繼續(xù)迭代。使用不定循環(huán)時，必須注意不要寫成無限循環(huán)。for循環(huán)語句1常見循環(huán)模式4while循環(huán)語句2break語句與continue語句3print語句5目錄4.1

for循環(huán)語句解析for循環(huán)程序?qū)嵗河嬎阋幌盗袛?shù)字的平均值程序?qū)嵗和顿Y的終值4.1for循環(huán)語句最簡單的循環(huán)稱為“確定循環(huán)”，也就是說，在循環(huán)開始時，Python就知道循環(huán)（又稱“迭代”）的次數(shù)。Python的for語句是一個循環(huán)遍歷一系列值的確定循環(huán)。Python的for循環(huán)語句的一般形式是：for<變量>in<序列>:<循環(huán)體><循環(huán)體>可以是任意Python語句序列，其范圍通過它在循環(huán)頭（for<變量>in<序列>:）下面的縮進來表示。4.1.1解析for循環(huán)關鍵字for后面的<變量>稱為“循環(huán)索引”，它依次取<序列>中的每個值，并針對每個值都執(zhí)行一次循環(huán)體中的語句。通常，<序列>部分由值“列表”構成。列表是Python中一個非常重要的概念，可以在方括號中放置一系列表達式，從而創(chuàng)建一個簡單的列表。見下列交互示例：>>>foriin[0,1,2,3]:print(i)0123>>>foroddin[1,3,5,7,9]:print(odd*odd)192549814.1.1解析for循環(huán)4.1.1解析for循環(huán)這兩個例子依次使用列表中的每個值執(zhí)行循環(huán)體。列表的長度決定了循環(huán)執(zhí)行的次數(shù)。在第一個例子中，列表包含4個值，即0至3，并且簡單地打印了這些連續(xù)的i值。在第二個例子中，odd取前5個奇數(shù)的值，循環(huán)體打印了這些數(shù)字的平方。我們再看看下面這個循環(huán)頭： foriinrange(10):將它與for循環(huán)的模板進行比較可以看出，range(10)必定是某種序列。4.1.1解析for循環(huán)事實上，range是一個內(nèi)置的Python函數(shù)，用于“當場”生成一個數(shù)字序列，你可以認為它是一種數(shù)字序列的隱性描述。要明白range實際上做了什么，我們可以要求Python用另一個內(nèi)置函數(shù)list，將range轉(zhuǎn)換為一個簡單的舊式列表：>>>list(range(10)) #將range(10)轉(zhuǎn)換為顯式列表[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]可見，表達式range(10)產(chǎn)生數(shù)字0到9的序列。使用range(10)的循環(huán)等價于使用那些具體數(shù)字列表的循環(huán)。 foriin[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]:4.1.1解析for循環(huán)一般來說，range(<表達式>)將產(chǎn)生一個數(shù)字序列，從0開始，但不包括<表達式>的值，<表達式>的值確定了結果序列中的項數(shù)。這種“計數(shù)循環(huán)”模式是使用確定循環(huán)的一種很常見的方式。如果你希望在程序中做一定次數(shù)的某些事，可用一個帶有合適range的for循環(huán)，即： for<變量>inrange(<表達式>):表達式的值確定了循環(huán)執(zhí)行的次數(shù)，程序員經(jīng)常使用i或j作為計數(shù)循環(huán)的循環(huán)索引變量，只要確保所使用的標識符沒有用于任何其他目的。循環(huán)的有用之處在于其改變了程序“控制流”的方式。通常我們認為計算機是嚴格按順序執(zhí)行一系列指令。引入循環(huán)會導致Python退回去并重復執(zhí)行一些語句。類似for循環(huán)的語句稱為“控制結構”，因為它們控制了程序其他部分的執(zhí)行順序。4.1.1解析for循環(huán)用“流程圖”的圖形方式可以幫助我們來思考控制結構。流程圖用一些框來表示程序的不同部分，并用框之間的箭頭表示程序運行時的事件序列。右圖用流程圖描述了for循環(huán)的語義。

for循環(huán)的流程圖4.1.1解析for循環(huán)流程圖中的菱形框表示程序中的判斷。當Python遇到循環(huán)頭時，它檢查序列中是否有項。如果答案為“是”，則循環(huán)索引變量被賦予序列中的下一項，然后執(zhí)行循環(huán)體。一旦循環(huán)體完成，程序返回到循環(huán)頭并檢查序列中的下一個值。如果沒有更多的項，循環(huán)就退出，程序移動到循環(huán)之后的語句?！境绦?qū)嵗?-1】以for循環(huán)計算總分與平均成績。#for_score.pyscores=[60,73,81,95,34]n=0total=0forxinscores: #循環(huán)頭

n+=1 #循環(huán)體

total+=x #循環(huán)體avg=total/n請記錄：閱讀代碼，分析avg的運行結果為_______________________。4.1.1解析for循環(huán)4.1.1解析for循環(huán)其中最重要的是for循環(huán)頭“forxinscores:”，在“in”前面是你取的名稱，在“in”后面則是能夠提供一連串對象的對象，此例子中使用list對象，而for循環(huán)就會在每一輪依序逐一取出該list對象里的元素（對象），賦值給“in”前的名稱，以此例而言，首輪的x會是60，下一輪時x會是73，依此類推，直到用盡，到時便會跳出for循環(huán)。此例中循環(huán)結束后，n會是列表scores的長度（含有幾個元素），而total會是所有元素（成績）的總和，然后以“avg=total/n”算出平均成績。Python的for循環(huán)不僅能處理list，也可以處理tuple與str。4.1.1解析for循環(huán)下面的例子用來統(tǒng)計字符串內(nèi)有幾個字母'e'：s='HelloPython'e_count=0forxins: #x會是字符串s里的每一個字母

ifx=='e':e_count+=1 #統(tǒng)計出現(xiàn)'e'的次數(shù)4.1.1解析for循環(huán)for循環(huán)的“in”其實跟賦值語句“=”的作用差不多，就是建立名稱與對象的綁定關系，還記得“a,b=0,1”這樣的賦值語句嗎？for循環(huán)也辦得到，例如，找出兩個成績都超過90分的學生：names_scores=(('Amy',82,90),('John',33,64),('Zoe',91,94))highs=[]forx,y,zinnames_scores:ify>=90andz>=90:highs+=[x,y,z]4.1.1解析for循環(huán)上述循環(huán)執(zhí)行時，首輪的x是'Amy'、y是82、z是90，依此類推。因為for循環(huán)的“in”幾乎等同于賦值“=”，所以也能使用“星號序列賦值”。例如，若把上述程序代碼的循環(huán)頭改成：forx,*yinnames_scores:...省略...那么首輪的x是'Amy'，y是[82,90]，依此類推。for循環(huán)的“in”后面不僅能放入list、tuple、str，也可以放入任何序列（sequence）類型與可迭代者（iterable）。序列和可迭代者是Python非常重要的類型，在第5章將會深入介紹?！境绦?qū)嵗?-2】兩重循環(huán)，可得到所有顏色與動物的組合。#for_nested.pycolors=['red','green','blue']animals=['cat','dog','horse','sheep']results=[]forxincolors: #顏色

foryinanimals: #動物

results+=[x+''+y]請記錄：閱讀代碼，分析results的運行結果_____________________。4.1.1解析for循環(huán)4.1.1解析for循環(huán)最后，results將會是['redcat','reddog','redhorse','redsheep','greencat','greendog','greenhorse','greensheep','bluecat','bluedog','bluehorse','bluesheep']。4.1.2程序?qū)嵗河嬎阋幌盗袛?shù)字的平均值計算用戶輸入的一系列數(shù)字的平均值，這個程序應該適用于任意大小的數(shù)字。通常，平均值是通過對數(shù)字求和并除以數(shù)字的個數(shù)來計算的。程序不需要記錄輸入的數(shù)字，只需要一個不斷增長的總和，以便最后計算出平均值。4.1.2程序?qū)嵗河嬎阋幌盗袛?shù)字的平均值考慮到這里需要處理一系列數(shù)字，它們將由某種形式的循環(huán)來處理。如果有n個數(shù)字，循環(huán)應該執(zhí)行n次，可以用計數(shù)的循環(huán)模式。我們還需要一個不斷增長的總和，這需要一個循環(huán)累積器。將兩個想法結合在一起，可以描述設計如下：輸入數(shù)字的個數(shù)，n初始化為0循環(huán)n次輸入一個數(shù)字，x

將x添加到總計輸出平均值為總數(shù)/n【程序?qū)嵗?-3】計數(shù)循環(huán)和累積器。#average1.pydefmain():n=int(input("有多少個數(shù)字?"))total=0.0foriinrange(n):x=float(input("輸入一個數(shù)字>>"))total=total+xprint("\n這些數(shù)字的平均值是",total/n)main()請記錄：上面代碼的運行結果__________________________________4.1.2程序?qū)嵗河嬎阋幌盗袛?shù)字的平均值4.1.2程序?qū)嵗河嬎阋幌盗袛?shù)字的平均值不斷增長的總和從0開始，依次加上每個數(shù)字。循環(huán)后，將總和除以n，計算平均值。通過這個小程序，我們了解了一些常見的模式，計數(shù)循環(huán)和累積器。4.1.3程序?qū)嵗和顿Y的終值下面，我們通過開發(fā)一個確定投資終值的程序來熟悉編程過程。我們知道存入銀行賬戶的錢會賺取利息，這個利息隨著時間的推移而累積。從現(xiàn)在起10年后，一個賬戶將有多少錢呢？顯然，這取決于開始時有多少錢（本金）以及賬戶賺多少利息。給定本金和利率，程序就能夠計算出未來10年投資的終值。4.1.3程序?qū)嵗和顿Y的終值制定程序的規(guī)格說明。需要用戶輸入初始投資金額，即本金。還需要說明賬戶賺多少利息。處理此問題的一種簡單方法是讓用戶輸入年度百分比率，年利率告訴我們一年內(nèi)的投資收益。如果年利率為3%，那么100美元的投資在一年時間內(nèi)增長到103美元，因此利率將輸入為0.03。得到以下規(guī)格說明：程序終值輸入

principal投資于美元的金額

APR以十進制數(shù)表示的年度百分比利率輸出投資10年后的終值。關系一年后的價值由principa1(1+apr)給出。該公式需要應用10次。4.1.3程序?qū)嵗和顿Y的終值接下來使用偽代碼為程序設計一個算法。針對規(guī)格說明，這個算法看起來很簡單：打印介紹輸入本金的金額（principal）輸入年度百分比利率（apr）重復10次：

principa1=principa1*(1+apr)輸出principa1的值4.1.3程序?qū)嵗和顿Y的終值事實上，在這個設計中并不一定要用循環(huán)。有一個公式可以利用乘冪一步就能算出終值。不過在這里，我們想借這個例子來說明循環(huán)方法。知道如何計算一年的利息，就能計算未來任意年數(shù)的利息?，F(xiàn)在編寫一個Python程序，上面算法的每一步都轉(zhuǎn)換為一條Python語句。要注意的是，計數(shù)循環(huán)模式應用了10次利息公式?！境绦?qū)嵗?-4】計算未來10年投資價值。#futval.py#計算未來10年投資價值的程序defmain():print("這個程序計算10年投資的未來價值。") #打印介紹

principal=eval(input("輸入初始本金:")) #輸入本金

apr=eval(input("輸入年利率:")) #輸入年度百分比利率

foriinrange(10): #重復10次（計數(shù)循環(huán)）

principal=principal*(1+apr) #計算（賦值）

print("10年的價值是:",principal) #輸出計算結果main()請記錄：上面代碼的運行結果為_________________________________________________4.1.3程序?qū)嵗和顿Y的終值均值4.1.3程序?qū)嵗和顿Y的終值在程序中添加了幾個空行來分隔程序的輸入、處理和輸出部分。在程序設計中策略性地放置“空行”能增加程序的可讀性。4.2

while循環(huán)語句解析while循環(huán) 程序?qū)嵗河嬎憧偡峙c平均分4.2while循環(huán)語句程序?qū)嵗?-1的求平均值程序首先需要用戶明確有多少個數(shù)字，這在數(shù)字不多時是可以的。但是，如果有很多數(shù)字需要參與求平均值呢？可見我們需要使用另一種循環(huán)，即“不定循環(huán)”或“條件循環(huán)”，一個獨立循環(huán)保持迭代，直到滿足某些條件，而事先則無須確定循環(huán)次數(shù)。在Python中用while語句實現(xiàn)不定循環(huán)，語法上非常簡單：while<條件>:<循環(huán)體>從“while”到“:”，稱為“頭（head）”，而里面的所有程序語句，則稱為“循環(huán)體”。<條件>是一個布爾表達式，通常<循環(huán)體>是一個或多個語句的序列。while的語義很簡單。只要條件保持為真，循環(huán)體就會重復執(zhí)行。當條件為False時，循環(huán)終止。4.2.1解析while循環(huán) 見圖，在循環(huán)體執(zhí)行前，始終在循環(huán)頂部進行條件測試。這種結構稱為“先測試”循環(huán)。如果循環(huán)條件最初就為假，則循環(huán)體根本就不會執(zhí)行。

while循環(huán)的流程圖4.2.1解析while循環(huán) 例如下面的程序可從1加到100，最后x應等于5050。i=1x=0whilei<=100: #循環(huán)頭

x+=i #循環(huán)體

i+=1 #循環(huán)體在這組程序代碼中，我們利用i來控制while循環(huán)，首輪時i是0，“i<=100”比較表達式為真，所以進入循環(huán)體，循環(huán)體最后一行讓i加1，然后程序流程會再回到循環(huán)頭的表達式，重復以上步驟，直到表達式的結果為假，也就是當i大于100時，會跳出循環(huán)，從整個循環(huán)的下一行程序代碼繼續(xù)執(zhí)行。4.2.1解析while循環(huán) 我們稱呼這種程序形式為重復執(zhí)行或迭代，迭代與循環(huán)可以看成是同義詞，重復執(zhí)行同樣的程序代碼，直到某件事為假。while語句的簡單性讓它既強大又危險。因為不那么嚴格，所以更為通用，它可以做的不只是遍歷序列。但它也是錯誤的常見來源。例如，假設我們忘記在循環(huán)體的底部增加i：i=0whilei<=10:print(i)該程序的輸出是什么？這是一個“無限循環(huán)”（又稱“死循環(huán)”）。如果發(fā)生了死循環(huán)，通常通過按<Ctrl>-C退出循環(huán)。如果循環(huán)非常忙而無法打斷，恐怕就要使用“暴力”手段了（例如同時按<Ctrl>-<Alt>-<Delete>鍵）。當然，最好是開始就避免寫出無限循環(huán)。4.2.2程序?qū)嵗河嬎憧偡峙c平均分下面是一個簡單的while循環(huán)，從0數(shù)到10：i=0whilei<=10:print(i)i=i+1這個while循環(huán)的效果與下面的for循環(huán)是一樣的：foriinrange(11):print(i)注意到，while要求在循環(huán)之前對循環(huán)變量（i）初始化，并在循環(huán)體底部讓i增加（i=i+1），而在for循環(huán)中，循環(huán)變量是自動處理的?！境绦?qū)嵗?-5】計算總分與平均分。#while_score.pyscores=[60,73,81,95,34]n=5 #目前寫5，以后將由程序求出列表長度i=0total=0 #total最后將是總分whilei<5:total+=scores[i]i+=1avg=total/n #avg是平均分請記錄：閱讀代碼，運行結果________________________________________4.2.2程序?qū)嵗河嬎憧偡峙c平均分4.2.2程序?qū)嵗河嬎憧偡峙c平均分這個程序中，假定列表中的數(shù)字代表某學生的成績，運用循環(huán)求得總分，然后算出平均成績。試想一下，如果忘記在循環(huán)體的底部增加i，會發(fā)生什么？4.3

break語句與continue語句4.3break語句與continue語句使用循環(huán)語句時，有時在處理到循環(huán)的某一輪時，就已經(jīng)達到目標不必再繼續(xù)執(zhí)行，此時可使用break語句立即跳出循環(huán)。例如，假如只想得知有無不及格（低于60分）的成績即可，程序如下：【程序?qū)嵗?-6】for與break。#for_break.pyscores=(98,78,64,55,61,82)lower_than_60=Falseforxinscores:ifx<60: #只要有一科低于60分

lower_than_60=Truebreak #跳出循環(huán)請記錄：閱讀代碼，運行結果__________________________________4.3break語句與continue語句4.3break語句與continue語句break語句只能跳出一個循環(huán)，也就是與break語句最靠近的那一層循環(huán)。假設給你一組數(shù)字，希望求出總和，但里頭有些錯誤的數(shù)據(jù)，這是就可以使用break語句跳過那些不需要處理的數(shù)據(jù)，程序如下?！境绦?qū)嵗?-7】兩重循環(huán)與break。#for_break_nested.pydata=[[33,44,55],[18381,99781],[60,70,42,91],[32,51]]total=0forxindata:foryinx:if0<=y<=100: #判斷數(shù)據(jù)是否正確

total+=yelse: #錯誤的數(shù)據(jù)，全部舍棄

break請記錄：閱讀代碼，運行結果__________________________________4.3break語句與continue語句4.3break語句與continue語句有時，當循環(huán)執(zhí)行到某個位置時，就知道不必再繼續(xù)執(zhí)行這一輪了，想要立即跳回循環(huán)頭繼續(xù)執(zhí)行下一輪，此時可使用continue語句。例如只想計算超過60分成績的平均成績，也就是說不必處理低于60分的成績?！境绦?qū)嵗?-8】計算超過60分成績的平均成績。#for_high.pyscores=[60,73,81,95,34]n=0high_total=0forxinscores:ifx<60: #低于60分

continue #直接跳到下一輪

n+=1high_total+=x請記錄：閱讀代碼，運行結果__________________________________4.3break語句與continue語句4.3break語句與continue語句不過，上面這個程序代碼可以改成不使用continue語句。舉個稍微復雜一點的例子。有一班學生的成績太差，老師決定給每人加10分，但上限是90分，而且原本已經(jīng)大于90分的成績保持不變，程序如下?！境绦?qū)嵗?-9】加分。#score_plus.pyscores=[30,99,41,55,84]scores_new=[] #存放加分后的成績forxinscores:ifx>=90: #原始成績已經(jīng)大于90scores_new+=[x] #直接放進去就好了

continue #下面的程序代碼無須執(zhí)行，繼續(xù)下一輪即可

x+=10 #加10分

ifx>=90: #超過加分上限

x=90scores_new+=[x] #放進去請記錄：閱讀代碼，運行結果______________________________________________4.3break語句與continue語句4.4

常見循環(huán)模式交互式循環(huán)哨兵循環(huán)、文件循環(huán)嵌套循環(huán)、后測試循環(huán)循環(huán)加一半循環(huán)語句中的else子句4.4

常見循環(huán)模式在程序設計中，循環(huán)語句的應用非常廣泛，下面學習一些典型的循環(huán)運用。4.4.1交互式循環(huán)不定循環(huán)有一個很好的用途，就是用來編寫交互式循環(huán)，具體想法是，允許用戶根據(jù)需要重復程序的某些部分。下面以對數(shù)字求平均值為例。我們修改求平均值程序，使其記錄有多少個數(shù)字參與計算。我們加一個累積器（稱為count）來計數(shù)，它從0開始，每循環(huán)一次就加1。為了允許用戶在任何時間停止，循環(huán)中每次迭代時將詢問是否有更多的數(shù)據(jù)要處理。交互式循環(huán)的一般模式如下：將moredata設為“yes”當moredata為“yes”時獲取下一個數(shù)據(jù)項處理該項目詢問用戶是否有更多數(shù)據(jù)要處理4.4.1交互式循環(huán)將交互式循環(huán)模式與累積器相結合，得到這個求平均值的程序算法：初始化total為0.0將count初始化為0將moredata設為“yes”當moredata為“yes”時輸入一個數(shù)字，x

將x添加到totalcount加1

詢問用戶是否有更多數(shù)據(jù)要處理輸出total/count【程序?qū)嵗?-10】兩個累積器是如何交織在交互式循環(huán)的基本結構中。#average2.pydefmain():total=0.0count=0moredata="yes"whilemoredata[0]=="y":x=float(input("輸入一個數(shù)字>>"))total=total+xcount=count+1moredata=input(“還有更多的數(shù)據(jù)嗎(yesorno)?")print("\n這組數(shù)據(jù)的平均值是",total/count)main()請記錄：上面代碼的運行結果為________________________________4.4.1交互式循環(huán)4.4.1交互式循環(huán)該程序使用字符串索引（moredata[0]）來查看用戶輸入的第一個字母。這樣可以做出各種各樣的響應，例如“yes”、“y”、“yeah”等。重要的是第一個字母是“y”。在這個版本中，用戶不必對數(shù)據(jù)值進行計數(shù)，但是用戶幾乎肯定會因為不斷提示是否有更多數(shù)據(jù)而感到煩惱。4.4.2哨兵循環(huán)哨兵循環(huán)是一種常見的編程模式，它可能是解決求數(shù)字平均值問題的更好方案。哨兵循環(huán)不斷循環(huán)處理輸入的數(shù)據(jù)，直到遇到表明迭代結束的特殊值，這個特殊值就稱為“哨兵”?？梢赃x擇任何值作為哨兵，唯一限制是其能與實際數(shù)據(jù)值區(qū)分開來。哨兵不作為數(shù)據(jù)的一部分進行處理。下面是設計哨兵循環(huán)的一般模式：獲取第一個數(shù)據(jù)項當這個數(shù)據(jù)項不是哨兵處理該項目獲取下一個數(shù)據(jù)項4.4.2哨兵循環(huán)請注意這種模式如何避免處理哨兵。在循環(huán)開始之前取得第一項數(shù)據(jù)，如果第一項就是哨兵，循環(huán)將立即終止，不會處理任何數(shù)據(jù)。否則，處理該項數(shù)據(jù)，并讀取下一項。循環(huán)頂部的測試確保下一項不是哨兵并處理它。如果遇到哨兵，則循環(huán)終止。我們將哨兵模式應用于數(shù)字平均值問題。第一步是選擇哨兵。假設我們正在使用該程序來計算考試成績的平均值。在這種情況下，我們可以放心地假設沒有得分低于0，用戶可以輸入負數(shù)來表示數(shù)據(jù)結束（即某個負數(shù)成為“哨兵”）。【程序示例4-11】這個程序結合了哨兵循環(huán)和來自交互式循環(huán)版本的兩個累積器。#average3.pydefmain():total=0.0count=0x=float(input("輸入一個數(shù)字（負數(shù)退出）>>"))whilex>=0:total=total+xcount=count+1x=float(input("輸入一個數(shù)字（負數(shù)退出）>>"))print("\n這組數(shù)據(jù)的平均值是",total/count)main()請記錄：上面代碼的運行結果為_________________________________________________4.4.2哨兵循環(huán)4.4.2哨兵循環(huán)注意到，提醒用戶知道如何表明數(shù)據(jù)結束的提示安排在啟動讀入或者循環(huán)體底部效果是相同的。這個程序既提供了交互式循環(huán)的易用性，又省去了一直輸入“yes”的麻煩。哨兵循環(huán)是非常方便的解決各種數(shù)據(jù)處理問題的模式。這個程序還有個瑕疵，如果輸入的第一個數(shù)字就是負數(shù)，會出現(xiàn)什么問題？怎么調(diào)整？不過這個解決方案還存在一個限制，該程序不能用于對一組既包含負值又包含正值的數(shù)字求平均值。為使這個程序更通用，我們需要一個特殊的哨兵值。4.4.2哨兵循環(huán)為了擁有一個真正獨特的哨兵，需要擴大可能的輸入。假設我們將用戶的輸入作為字符串獲取，就可以設定一個非數(shù)字字符串作為哨兵，用來表示輸入結束，而所有其他輸入都將被轉(zhuǎn)換為數(shù)字并視為數(shù)值。一個簡單的解決方案是將一個空字符串作為哨兵值，空字符串在Python中被表示為""（引號之間沒有空格）。如果用戶響應輸入時鍵入空白行（只需輸入回車鍵），Python將返回一個空字符串。4.4.2哨兵循環(huán)可以用這個方法來終止輸入，偽代碼設計如下：initializetotalto0.0initializecountto0inputdataitemasastring,xStrwhilexStrisnotemptyconvertxStrtoanumber,xaddxtototaladd1tocountinputnextdataitemasastring,xStroutputtotal/count【程序?qū)嵗?-12】將字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)字添加到哨兵循環(huán)的處理部分。#average4.pydefmain():total=0.0count=0xStr=input("輸入一個數(shù)字（按回車鍵退出）>>")whilexStr!="":x=float(xStr)total=total+xcount=count+1xStr=input("輸入一個數(shù)字（按回車鍵退出）>>")print("\n這組數(shù)據(jù)的平均值是",total/count)main()請記錄：上面代碼的運行結果為_________________________________________________這段代碼檢查并確保輸入不是哨兵（""）后，通過float將輸入轉(zhuǎn)換成數(shù)字。4.4.2哨兵循環(huán)4.4.3文件循環(huán)到目前為止，所有平均值程序都是互動方式的。想象一下，如果正在嘗試求87個數(shù)字的平均值，而恰巧在接近尾聲時發(fā)生了打字錯誤，那么，使用這個程序恐怕就需要重頭開始了。處理該問題的更好方法，是將所有數(shù)字先輸入到文件中，文件中的數(shù)據(jù)可以仔細考察并編輯，再發(fā)送給程序，生成報告。這種面向文件的方法常常用于數(shù)據(jù)處理應用程序。Python將文件視為一系列行，因此，使用for循環(huán)逐行處理文件尤其容易。我們可以將這種技術直接應用于求數(shù)字平均值問題。例如，準備一個文件test.txt，里面逐行存放數(shù)字32、88、99、22、33、55。執(zhí)行下列程序?！境绦?qū)嵗?-13】假設數(shù)字被輸入一個文件，每行一個，用程序計算平均值。#average5.pydefmain():fileName=input("這些數(shù)字在哪個文件里?")infile=open(fileName,'r')total=0.0count=0forlineininfile:total=total+float(line)count=count+1print("\n這組數(shù)據(jù)的平均值是",total/count)main()請記錄：上面代碼的運行結果為_________________________________________________4.4.3文件循環(huán)4.4.3文件循環(huán)在這段代碼中，循環(huán)變量line將文件作為行序列，遍歷該文件。每行被轉(zhuǎn)換為一個數(shù)字，并加到不斷增長的總和中。readline()方法從文件中獲取下一行作為字符串，在文件末尾，readline()返回一個空字符串，我們可以用它作為哨兵值。下面是Python中使用readline()的“文件結束循環(huán)”的一般模式。line=infile.readline()whileline!="":#處理lineline=infile.readline()我們不用擔心文件中遇到空行會導致該循環(huán)過早停止。因為文本文件中的空白行包含單個換行符（\n），"\n"不等于""，所以循環(huán)將繼續(xù)。【程序?qū)嵗?-14】將文件結束哨兵循環(huán)應用于數(shù)字平均值問題。還是準備一個文件test.txt，里面逐行存放數(shù)字32、88、99、22、33、55。執(zhí)行下列程序。#average6.pydefmain():fileName=input("這些數(shù)字在哪個文件里?")infile=open(fileName,'r')total=0.0count=0line=infile.readline()whileline!="":total=total+float(line)count=count+1line=infile.readline()print("\n這組數(shù)據(jù)的平均值是",total/count)main()請記錄：上面代碼的運行結果為_________________________________________________顯然，這個版本不如使用for循環(huán)那樣簡潔，不過我們就此了解了用文件結束循環(huán)的形式。4.4.3文件循環(huán)4.4.4嵌套循環(huán)我們討論過判斷和循環(huán)這樣的控制結構如何嵌套在一起產(chǎn)生復雜的算法。像其他控制結構一樣，循環(huán)也可以嵌套。我們來看一個例子。修改一下基于文件求平均值問題的規(guī)格說明，這一次不是每行輸入一個數(shù)字，而是允許一行包含任何數(shù)目的值。如果一行上出現(xiàn)多個值，則以逗號分隔。4.4.4嵌套循環(huán)在頂層，基本算法是文件處理循環(huán)，計算不斷增長的總和與計數(shù)，其中使用文件結束循環(huán)。total=0.0count=0line=infile.readline()whileline!="":#更新行的總數(shù)和計數(shù)

line=infile.readline()print("\n這組數(shù)據(jù)的平均值是",total/count)4.4.4嵌套循環(huán)那么，如何更新循環(huán)體中的總數(shù)和計數(shù)呢？由于文件中每個單獨的行包含一個或多個由逗號分隔的數(shù)字，所以我們可以將該行分割成子字符串，每個代表一個數(shù)字。然后，需要循環(huán)遍歷這些子字符串，將每個子字符串轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字，并將它加到total中。對每個數(shù)字，還需要讓count加1。這是處理一行的代碼片段：forxStrinline.split(","):total=total+float(xStr)count=count+1請注意，此片段中的for循環(huán)的迭代由line的值控制，它正是上面我們簡要描述的文件處理循環(huán)的循環(huán)控制變量?！境绦?qū)嵗?-15】將兩個循環(huán)編織在一起的程序。#average7.pydefmain():fileName=input("這些數(shù)字在哪個文件里?")infile=open(fileName,'r')total=0.0count=0line=infile.readline()4.4.4嵌套循環(huán)whileline!="":#更新行的總數(shù)和計數(shù)

forxStrinline.split(","):total=total+float(xStr)count=count+1line=infile.readline()print("\n這組數(shù)據(jù)的平均值是",total/count)main()請記錄：上面代碼的運行結果為_______________________________________4.4.4嵌套循環(huán)4.4.4嵌套循環(huán)處理一行中數(shù)字的循環(huán)在文件處理循環(huán)內(nèi)縮進。外層while循環(huán)對文件的每一行進行一次迭代。在外層循環(huán)的每次迭代中，內(nèi)層for循環(huán)迭代的次數(shù)等于該行中數(shù)字的次數(shù)。內(nèi)層循環(huán)完成時，文件的下一行被讀入，外層循環(huán)進行下一次迭代。這個問題的單個片段并不復雜，但最終的結果有點復雜。設計嵌套循環(huán)算法時，最好一次考慮一個循環(huán)，先設計外層，不考慮內(nèi)層的內(nèi)容，然后設計內(nèi)層的內(nèi)容，忽略外層循環(huán)。最后放在一起，注意保留嵌套。如果單個循環(huán)是正確的，則嵌套的結果就會正常工作。4.4.5后測試循環(huán)判斷結構（if）以及先測試循環(huán)（while）提供了一套完整的控制結構，每個算法都可以用這些結構來表示。原則上，掌握了while和if，就能寫出所有希望得到的算法。然而，對于某些類型問題，替代結構有時可能會比較方便。假設你正在編寫一個輸入算法，該算法需要從用戶那里獲取一個非負數(shù)。如果用戶鍵入錯誤，則程序會要求重新輸入。它不斷重新提示，直到用戶輸入一個有效值。這個過程稱為輸入驗證，精心設計的程序應該盡可能地驗證輸入。4.4.5后測試循環(huán)下面是一個簡單的算法：Repeat

從用戶那里得到一個號碼untilnumberis>=0思路是循環(huán)持續(xù)取得輸入，直到該值可以接受（有效）。描述該設計的流程圖如圖所示。這是一個“后測試循環(huán)”，算法中必須至少執(zhí)行一次循環(huán)體，其條件測試在循環(huán)體之后進行。

測試后循環(huán)的流程圖4.4.5后測試循環(huán)Python沒有直接實現(xiàn)后測試循環(huán)的語句，該算法可以用while來實現(xiàn)，只要預設第一次迭代的循環(huán)條件：number=-1 #以非法值開始進入循環(huán)whilenumber<0:number=float(input("輸入一個正數(shù):"))程序迫使循環(huán)體至少執(zhí)行一次。注意到這與先前給出的交互式循環(huán)模式結構類似。4.4.5后測試循環(huán)一些程序員喜歡用break語句來直接模擬后測試循環(huán)，執(zhí)行break會導致Python立即退出圍繞它的循環(huán)。通常這樣的設計在語法上像是無限循環(huán)。下面是用break實現(xiàn)的相同算法：whileTrue:number=float(input("輸入一個正數(shù):"))ifnumber>=0:break #如果數(shù)字有效，則退出循環(huán)只要循環(huán)頭中的表達式求值為真，while循環(huán)就會繼續(xù)。True始終為真，但是當x的值為非負數(shù)時，執(zhí)行break語句，循環(huán)終止。請注意，這里將break放在if同一行上，如果if的body只包含一個語句，這是合法的。常?？吹絾涡械膇f-break組合用作循環(huán)出口。4.4.5后測試循環(huán)我們再對這個小程序做點改進，讓程序發(fā)出提示，說明輸入無效。在后測試循環(huán)的while版本中，需要添加一個if，這樣輸入有效時不顯示警告。number=-1 #以非法值開始進入循環(huán)whilenumber<0:number=float(input("輸入一個正數(shù):"))ifnumber<0:print("您輸入的數(shù)字不是正數(shù)")4.4.5后測試循環(huán)為break添加警告，只要在原有的if添加一個else。whileTrue:number=float(input(“輸入一個正數(shù):”))ifnumber>=0:break #如果數(shù)字有效，則退出循環(huán)

e1se:print("您輸入的數(shù)字不是正數(shù)")4.4.6循環(huán)加一半構建非標準的循環(huán)結構，可以用循環(huán)條件為True的while循環(huán)，并用break語句來提供循環(huán)出口。我們來看一個不同風格的提示設計：whileTrue:number=float(input("輸入一個正數(shù):"))ifnumber>=0:break #退出循環(huán)

print("您輸入的數(shù)字不是正數(shù)")這里的循環(huán)出口安排在循環(huán)體的中間，我們把它稱為“循環(huán)加一半”。循環(huán)加一半是避免在哨兵循環(huán)中啟動讀取的較好方式。4.4.6循環(huán)加一半下面是用循環(huán)加一半來實現(xiàn)哨兵循環(huán)的一般模式：

哨兵循環(huán)模式的循環(huán)加一半實現(xiàn)4.4.6循環(huán)加一半當為真時:

得到下一個數(shù)據(jù)項如果該項目是哨兵:退出（break）處理該項目可以看到，這個實現(xiàn)忠實于哨兵循環(huán)的第一規(guī)則――避免處理哨兵值。要注意避免在一個循環(huán)體中塞進多個break語句。如果有多個出口，循環(huán)的邏輯容易失控。4.4.7循環(huán)語句中的else子句for與while語句還能再加上else子句，例如下面的程序會檢查列表numbers里是否有偶數(shù)。numbers=[1,5,13,7,2,9]hasEven