1 循环的本质 —— 把重复劳动交给程序

是什么？为什么学？

循环（loop）是让程序反复执行同一段代码的语法结构。写代码时，80% 的「重复」工作都能用循环解决：打印 100 次、累加 100 个数、处理 100 个文件……不会循环，代码又臭又长；学会循环，代码量直接减少一个数量级。如果让你打印 100 遍「加油」，你不会真的写 100 行 print——循环就是让程序「自动重复」的语法。

底层原理

计算机的 CPU 本质上是「一条一条执行指令」的机器，它内部有一个「指令指针」，记录下一条该执行哪条指令。循环的原理就藏在这里：循环体执行完后，指令指针不是继续往下走，而是跳回循环开头，再次判断条件 / 取下一个元素；直到条件不成立或元素取完，才跳出循环继续往后执行。

生活类比

循环像一台复读机：按一下「播放」，它就把同一句话翻来覆去地念。复读机的「次数旋钮」定好念几遍，循环里的 range() 也定好执行几次——把「重复劳动」交给机器自动完成，这正是循环存在的意义。

注意事项总结

1 循环版 vs 手写版：

# 手写版：打印 3 遍要写 3 行
print("加油")
print("加油")
print("加油")

# 循环版：想打印 100 遍也只是改一个数字
for i in range(3):
    print("加油")

运行结果（两者一致）：

加油
加油
加油

for i in range(3): 做了两件事——range(3) 生成 0、1、2 三个数字；for i in 让变量 i 依次取这三个值，每取一个值就执行一次缩进的代码，取完 3 个值循环自动结束。行首的缩进（4 个空格）告诉 Python「哪些代码属于循环体」。

2 循环变量 i 的值是怎么变化的：

for i in range(4):
    print("第", i, "次循环")

运行结果：

第 0 次循环
第 1 次循环
第 2 次循环
第 3 次循环

注意从 0 开始！每轮循环开始前，Python 自动把下一个值放进变量 i，不需要我们手动去改 i，这是 for 循环和 while 循环最不一样的地方。

3 循环 + 变量 = 批量计算：

for i in range(1, 6):
    print(i, "的平方是", i * i)

运行结果：

1 的平方是 1
2 的平方是 4
3 的平方是 9
4 的平方是 16
5 的平方是 25

循环体里不仅能打印，还能做任何计算——这就是循环「批量处理」的威力。

易错点

• 错误写法：for i in range(3): print(i) 挤在一行 → 问题：虽然能运行，但循环体一多行就容易乱，养成坏习惯 → 正确写法：循环体统一换行 + 缩进 4 个空格。
• 错误写法：循环体不缩进，下一行直接顶格写 → 问题：报 IndentationError，Python 分不清哪些代码属于循环 → 正确写法：循环体内每一行都比 for 行多缩进 4 个空格。
• 错误写法：以为 range(3) 是 1、2、3 → 问题：实际是 0、1、2，循环体会执行 3 次 → 正确写法：数「循环几次」只看 range 里的数字：range(n) = n 次。

记忆口诀：缩进体内反复念；range 定次数，变量每次换新值。

2 range() 的秘密 —— 含头不含尾与步长

是什么？为什么学？

range() 是 Python 内置的「数字序列生成器」，用来告诉 for 循环「循环几次、从几开始、隔几个取一个」。它是循环次数控制的核心工具，几乎每个循环都会用到它。

底层原理

range() 不会把一串数字全部生成出来存放在内存里（循环 1 亿次会撑爆内存），而是「惰性生成」：每次需要下一个数时，按公式（起始值 + 当前次数 × 步长）现场算出来，所以循环多少次都只占固定内存。「含头不含尾」是 Python 在 range、切片、区间里统一采用的约定，好处是：range(n) 恰好生成 n 个数，与「下标从 0 开始」完美配合。

生活类比

range 像电影院里的座位号：从第几排开始、到第几排结束、隔几个座位坐一人，都写得很清楚。座位号永远从 0 排开始数（含头），到结束号那排不坐人（不含尾）——记住这个约定，range 就不会数错。

注意事项总结

1 range 的三种形态：

print(list(range(5)))          # 0 到 4：一个参数 = 生成几个数
print(list(range(2, 6)))       # 2 到 5：两个参数 = 从哪开始，到哪结束（不含尾）
print(list(range(1, 10, 3)))   # 1、4、7：三个参数 = 再加步长

运行结果：

[0, 1, 2, 3, 4]
[2, 3, 4, 5]
[1, 4, 7]

list(range(...)) 是把 range 生成的序列「展开」成列表显示出来（直接 print(range(5)) 只会显示 range(0, 5) 这个对象本身）。range(1, 10, 3) 从 1 开始每次加 3：1、4、7、10——但 10 不含（含头不含尾），所以结果是 1、4、7。

2 步长为负 = 倒着数：

for i in range(5, 0, -1):
    print("倒计时：", i)
print("发射！")

运行结果：

倒计时： 5
倒计时： 4
倒计时： 3
倒计时： 2
倒计时： 1
发射！

range(5, 0, -1) 从 5 开始，每次减 1，直到 0 之前（不含 0）为止。步长是负数时，起始值必须大于结束值，否则生成的是空序列。

3 range 与字符串下标配合：

word = "Python"
for i in range(len(word)):
    print("第", i, "个字符是：", word[i])

运行结果：

第 0 个字符是： P
第 1 个字符是： y
第 2 个字符是： t
第 3 个字符是： h
第 4 个字符是： o
第 5 个字符是： n

len(word) 得到字符串长度 6；range(6) 生成 0~5；word[i] 用下标取出第 i 个字符。这种「range + 下标」的组合，在需要「知道当前是第几个」时非常有用（Day 6 遍历列表时还会见到）。

易错点

• 错误写法：range(5) 以为生成 15 → 问题：实际生成 04，不含 5 → 正确写法：想要 1~5 写 range(1, 6)。
• 错误写法：range(1, 5) 以为有 5 个数 → 问题：只有 4 个数（1、2、3、4） → 正确写法：个数 = 结束值 – 开始值。
• 错误写法：range(10, 0, 2) 想从 10 数到 0 → 问题：生成的是空序列！步长为正要求开始 < 结束 → 正确写法：倒着数要写 range(10, 0, -2)。
• 错误写法：for i in range("abc") → 问题：报 TypeError，range 只接受整数 → 正确写法：数字用 range；字符串直接 for ch in "abc"。

记忆口诀：含头不含尾，起步看开始；步长定增减，倒序写负数。

3 while 循环 —— 条件驱动与死循环防范

是什么？为什么学？

while 循环在「条件为真」期间一直执行，适合不知道要循环多少次的场景：比如让用户反复输入直到输入正确、程序一直运行直到用户选择退出。它是写「交互式程序」的基石。

底层原理

while 的执行流程是：① 判断条件（一个布尔表达式，结果为 True 或 False）→ ② 为真则执行循环体 → ③ 执行完跳回第 ① 步重新判断 → ④ 条件为假，跳出循环。关键点：循环体里必须有能影响条件的代码（比如计数变量加 1、重新读一次输入），否则条件永远为真，程序就陷入死循环。

生活类比

while 像商场门口的门卫：只认一条规则——「进店条件」成立就放人进去，进去一趟出来再检查一次，条件不成立就关门不放了。如果你忘了告诉门卫「什么时候该关门」（循环体里没有让条件变假的代码），他就会一直放人，永远不停——这就是死循环。

注意事项总结

1 while 实现「累加输入的数字，直到输入 0 结束」：

total = 0
num = int(input("请输入一个数字（输入 0 结束）："))
while num != 0:
    total = total + num
    num = int(input("请输入一个数字（输入 0 结束）："))
print("总和是：", total)

运行结果（示例输入 5、7、0）：

请输入一个数字（输入 0 结束）：5
请输入一个数字（输入 0 结束）：7
请输入一个数字（输入 0 结束）：0
总和是： 12

让条件变假的代码（重新 input）写在循环体里，如果漏写，num 永远不变，就会死循环。

2 while 计算阶乘：

n = 5
result = 1
i = 1
while i <= n:
    result = result * i
    i = i + 1
print("5 的阶乘 =", result)

运行结果：

5 的阶乘 = 120

result 初始为 1（乘法的「起点」）；i 从 1 数到 5，每轮把 i 乘进 result，然后 i = i + 1。这里的 i = i + 1 就是「让条件变假」的关键代码，漏掉就是死循环。

3 死循环长什么样（错误示范，千万不要运行）：

# count = 1
# while count <= 5:
#     print("我停不下来了")
# 上面这段没有 count = count + 1，条件永远为真，程序永远不结束。
# 如果不小心运行了死循环程序，在终端按 Ctrl + C 强制终止。

易错点

• 错误写法：循环体里忘了更新计数变量（i = i + 1） → 问题：条件永远为真，程序卡死（死循环） → 正确写法：检查循环体里有没有「让条件变假」的代码。
• 错误写法：条件方向写反（while i > 5 想数到 5） → 问题：一开始就是假，循环体一次都不执行 → 正确写法：想「从 1 数到 5」写 while i <= 5。
• 错误写法：while True: 忘记写 break → 问题：无限循环，程序永远不退出 → 正确写法：用 while True: 时循环体内必须有 break 出口。
• 错误写法：循环体缩进错误（顶格写） → 问题：报 IndentationError，或循环体根本没被执行 → 正确写法：循环体必须在 while 行的下一层缩进。

记忆口诀：条件为真一直跑，体内改条件，别让它死循环。

4 break / continue / 循环的 else —— 控制循环的节奏

是什么？为什么学？

break 是「急刹车」：立即结束整个循环；continue 是「跳过这一轮」：结束本次循环体的执行，直接进入下一次。再配合循环的 else（循环自然结束才执行），可以写出清晰高效的「搜索 / 过滤 / 校验」逻辑。

底层原理

程序里所有「重复」都由跳转指令实现：break 翻译成机器指令就是「无条件跳转到循环结束之后的位置」；continue 是「跳回循环开头（再次判断条件或取下一个元素）」。循环的 else 块是一个「确认信号」：只有循环没有被 break 打断、自然结束时才执行，相当于「整轮都没有被中断」。

生活类比

开车上班的路上：break 是急刹车——遇到事故立刻把车停住，剩下的路程全都不走了；continue 是跳过这一站——这一站不下车，车继续往前开；循环的 else 则是「跑完全程才发的一张’到站确认卡’」——中途急刹车（break）了，卡就发不出来。

注意事项总结

1 break——找到目标立刻停（搜索场景）：

numbers = [3, 8, 15, 22, 31]   # 列表 Day 6 细讲，今天先会用
for n in numbers:
    if n > 20:
        print("找到第一个大于 20 的数：", n)
        break
    print("检查：", n)

运行结果：

检查： 3
检查： 8
检查： 15
找到第一个大于 20 的数： 22

当 n = 22 时条件成立，break 立刻跳出循环——后面的 31 不会再被检查。这是「搜索到第一个满足条件的就停」的标准写法。

2 continue——跳过不需要处理的（过滤场景）：

for i in range(1, 7):
    if i == 3:
        continue          # 3 我们不处理，直接跳过本次
    print("处理：", i)

运行结果：

处理： 1
处理： 2
处理： 4
处理： 5
处理： 6

continue 让程序跳过本次循环的剩余代码，直接进入下一次循环。注意 continue 只跳过「这一次」，不是结束整个循环。

3 for-else——循环正常结束才执行 else（校验场景）：

for i in range(2, 10):
    if i % 7 == 0:
        print("找到了能被 7 整除的数：", i)
        break
else:
    print("2 到 9 之间没有能被 7 整除的数")

运行结果：

找到了能被 7 整除的数： 7

这里的 else 与 for 对齐（缩进层级相同），不是和 if 对齐。找到了 7，执行 print 后 break 打断循环，else 不执行。如果把 range(2, 10) 改成 range(2, 7)，找不到 7 的倍数，循环自然结束，就会打印 else 的内容——你可以亲手试试。

易错点

• 错误写法：continue 写在 print 的后面 → 问题：先打印了不该打印的内容，continue 没起作用 → 正确写法：continue 必须写在「想跳过的代码」之前。
• 错误写法：break 写在 if 外面 → 问题：第一次循环就直接退出，循环形同虚设 → 正确写法：break 必须写在条件判断（if）里面。
• 错误写法：把 else 和 if 对齐 → 问题：else 变成 if 的分支，逻辑完全变了 → 正确写法：else 必须和 for / while 同缩进。
• 错误写法：想用 break 跳出多层嵌套循环 → 问题：只能跳出 break 所在的那一层，外层还在跑 → 正确写法：用「标志变量」记录状态，或把逻辑写成函数（Day 8）。

记忆口诀：break 一响就收工，continue 跳过下一轮；else 等循环自然完，被 break 打断它不干。

5 循环嵌套 —— 循环里套循环

是什么？为什么学？

循环里面再写一个循环，就是循环嵌套。外层循环每执行一次，内层循环就要完整执行一遍。常用于生成表格、图形、乘法口诀表这类「行 × 列」的结构。

注意事项总结

1 外层控制行，内层控制列：

for i in range(1, 4):          # 外层：3 行
    for j in range(1, 4):      # 内层：每行 3 列
        print(i, j, end=" | ")
    print()                    # 每行结束换行

运行结果：

1 1 | 1 2 | 1 3 |
2 1 | 2 2 | 2 3 |
3 1 | 3 2 | 3 3 |

2 用 * 画一个三角形：

for i in range(1, 6):
    print("*" * i)

运行结果：

*
**
***
****
*****

执行顺序：外层取 i=1，内层把 j=1,2,3 全部跑完；然后外层取 i=2，内层再全部跑一遍……所以内层总共执行的次数 = 外层次数 × 内层次数。

易错点

• 错误写法：忘记内层循环也要缩进 → 问题：报 IndentationError，或内层循环根本没生效 → 正确写法：内层循环体比外层再缩进一层。
• 错误写法：print() 换行写在循环外面 → 问题：所有内容挤在一行，看不出「行 × 列」结构 → 正确写法：内层循环结束后用 print() 换行。

记忆口诀：外层走一步，内层跑一圈；总次数相乘，别忘缩进深。

6 动手实践：累加器 + 乘法口诀表

任务 1：累加器 —— 把 1 到 100 的所有整数加起来（答案是 5050），分别用 for 和 while 各写一遍。

# 累加器：用 for 实现
total = 0
for i in range(1, 101):
    total = total + i
print("1+2+...+100 =", total)
# 输出：1+2+...+100 = 5050

# 累加器：用 while 实现
total = 0
i = 1
while i <= 100:
    total = total + i
    i = i + 1
print("while 版本结果：", total)
# 输出：while 版本结果： 5050

任务 2：乘法口诀表 —— 用循环嵌套打印九九乘法口诀表，格式为 1x1=1 这种。

# 九九乘法口诀表
for i in range(1, 10):          # 外层：乘数 1~9
    for j in range(1, i + 1):   # 内层：只到 i，避免重复（1x2 和 2x1 只留一个）
        print(f"{j}x{i}={i * j}", end="  ")
    print()                     # 每行结束换行

运行结果：

1x1=1
1x2=2  2x2=4
1x3=3  2x3=6  3x3=9
1x4=4  2x4=8  3x4=12  4x4=16
1x5=5  2x5=10  3x5=15  4x5=20  5x5=25
1x6=6  2x6=12  3x6=18  4x6=24  5x6=30  6x6=36
1x7=7  2x7=14  3x7=21  4x7=28  5x7=35  6x7=42  7x7=49
1x8=8  2x8=16  3x8=24  4x8=32  5x8=40  6x8=48  7x8=56  8x8=64
1x9=9  2x9=18  3x9=27  4x9=36  5x9=45  6x9=54  7x9=63  8x9=72  9x9=81

想一想：为什么内层用 range(1, i + 1)？试着改成 range(1, 10) 运行看看，体会「避免重复」的设计思路。f"{j}x{i}={i * j}" 是 f-string，花括号里的变量会被替换成它的值。

今日总结

循环是什么：让程序自动重复执行同一段代码，缩进的代码块就是循环体 循环的本质：CPU 的指令指针执行完循环体后「跳回」循环开头，直到条件不成立或元素取完 for 适合「知道次数 / 遍历集合」，while 适合「条件控制、次数未知」 range() 含头不含尾：range(n) 生成 0~n-1，步长为负可以倒着数 while 循环体里必须有让条件变假的代码，防止死循环；Ctrl + C 可强制终止 break 结束整个循环，continue 跳过本次，循环的 else 只在自然结束时执行 循环嵌套：外层每执行一次，内层完整执行一遍，总次数 = 外层次数 × 内层次数 完成累加器（结果 5050）和乘法口诀表

报错	原因	修复
SyntaxError: expected ':'	for / while 行尾忘了写冒号	检查是不是 for i in range(5): 少了冒号
IndentationError: expected an indented block	循环体忘了缩进	循环体统一缩进 4 个空格
程序卡住不动（死循环）	while 的条件永远为真，没有让条件变假的代码	检查循环体里是否更新了条件变量；临时按 Ctrl+C 终止
IndexError 或 NameError	循环变量名写错或越界访问	检查循环变量名、range 的范围
TypeError: 'int' object is not iterable	把数字直接放进了 for（for i in 5:）	数字不能遍历，要写成 for i in range(5):