Python 学习笔记 5：流程控制、循环与迭代器

一、背景

上一篇整理了 Python 中的字符串、列表、元组、集合和字典。

这一篇继续整理 Python 中的流程控制、循环和迭代器。对应的练习代码主要包括：

32循环技巧.py
33分支语句.py
34while循环.py
35range函数.py
36for循环.py
37Break与continue语句.py
38迭代器.py
39生成器.py

这部分内容看起来比较基础，但是实际写程序时非常常用。

比如：

1. 根据不同条件走不同逻辑
2. 遍历列表、字典、字符串
3. 跳过某些不需要处理的数据
4. 在找到目标数据后提前退出循环
5. 使用迭代器或生成器按需处理数据

二、if 分支语句

if 用来做条件判断。基本语法如下：

if 条件1:
    代码块1
elif 条件2:
    代码块2
else:
    代码块3

例如：

num = 5

if num == 3:
    print("boss")
elif num == 2:
    print("user")
elif num == 1:
    print("worker")
elif num < 0:
    print("error")
else:
    print("roadman")

这里需要注意几点：

1. 条件后面要写冒号 :
2. Python 使用缩进表示代码块
3. 同一代码块的缩进必须保持一致
4. if 可以有多个 elif
5. else 不是必须的

三、Python 中的真假值

在 Python 中，很多对象都可以直接放到条件判断中。

下面这些值会被认为是 False：

值	说明
False	布尔假
None	空值
0	数字 0
""	空字符串
[]	空列表
{}	空字典
set()	空集合
()	空元组

其他大多数值会被认为是 True。

例如：

names = []

if names:
    print("列表中有数据")
else:
    print("列表为空")

这种写法比 if len(names) > 0: 更简洁。

四、多个条件组合

可以使用 and、or、not 组合多个条件。

1. and

and 表示多个条件都成立。

num = 9

if num >= 0 and num <= 10:
    print("num 在 0 到 10 之间")

也可以写得更符合 Python 风格：

num = 9

if 0 <= num <= 10:
    print("num 在 0 到 10 之间")

2. or

or 表示只要有一个条件成立。

num = 12

if num < 0 or num > 10:
    print("num 不在 0 到 10 之间")

3. not

not 表示取反。

names = []

if not names:
    print("列表为空")

五、Python 没有 switch-case

早期 Python 中没有 switch-case 语句，通常使用 if...elif...else 或字典映射来替代。

例如：

role = "admin"

if role == "admin":
    print("管理员")
elif role == "user":
    print("普通用户")
else:
    print("未知角色")

也可以使用字典映射：

role = "admin"

role_map = {
    "admin": "管理员",
    "user": "普通用户",
    "guest": "访客",
}

print(role_map.get(role, "未知角色"))

如果后续使用的是 Python 3.10 之后的版本，也可以了解 match...case，不过基础阶段先掌握 if...elif...else 更重要。

六、while 循环

while 会在条件成立时重复执行代码。

count = 0

while count < 5:
    print("count =", count)
    count += 1

执行过程是：

1. 判断 count < 5
2. 条件成立就执行循环体
3. 执行完循环体后再次判断条件
4. 条件不成立时退出循环

写 while 时要特别注意循环变量的变化，否则很容易写成死循环。

例如下面这种写法会一直运行：

# count = 0
# while count < 5:
#     print(count)

因为 count 没有变化，条件会一直成立。

七、while…else

Python 的循环可以带 else。

count = 0

while count < 5:
    print(count, "is less than 5")
    count += 1
else:
    print(count, "is not less than 5")

这里的 else 会在循环正常结束时执行。

如果循环中通过 break 提前退出，else 不会执行。

count = 0

while count < 5:
    if count == 3:
        break
    print(count)
    count += 1
else:
    print("正常结束")

这个例子中，count == 3 时触发 break，所以不会打印 正常结束。

八、range 函数

range() 常用于生成一段整数序列。

1. 只指定结束值

for x in range(3):
    print(x)

输出：

0
1
2

range(3) 表示从 0 到 3，但是不包含 3。

2. 指定开始和结束

for x in range(4, 8):
    print(x)

输出：

4
5
6
7

3. 指定步长

for x in range(0, 30, 5):
    print(x)

输出：

0
5
10
15
20
25

range() 的特点是包前不包后，这一点和切片类似。

九、for 循环

for 循环用于遍历可迭代对象，例如字符串、列表、元组、字典、集合等。

1. 遍历字符串

for letter in "Python":
    print(letter)

2. 遍历列表

fruits = ["banana", "apple", "mango"]

for fruit in fruits:
    print(fruit)

3. 使用 range 遍历索引

fruits = ["banana", "apple", "mango"]

for index in range(len(fruits)):
    print(index, fruits[index])

不过如果既要索引又要值，更推荐使用 enumerate()。

fruits = ["banana", "apple", "mango"]

for index, fruit in enumerate(fruits):
    print(index, fruit)

十、循环技巧

练习代码中整理了几个常用循环技巧，这些写法在实际开发中很常见。

1. items 遍历字典

user = {
    "name": "xiaoming",
    "age": 18,
}

for key, value in user.items():
    print(key, value)

2. enumerate 获取索引和值

names = ["xiaoming", "xiaohong", "xiaogang"]

for index, name in enumerate(names):
    print(index, name)

3. zip 同时遍历多个序列

names = ["xiaoming", "xiaohong", "xiaogang"]
ages = [18, 16, 19]

for name, age in zip(names, ages):
    print(name, age)

需要注意：zip() 会按最短的序列结束。

names = ["a", "b", "c"]
ages = [10, 20]

print(list(zip(names, ages)))
# [('a', 10), ('b', 20)]

4. sorted 排序后遍历

nums = [1, 4, 3, 6, 5, 7]

for num in sorted(nums):
    print(num)

如果需要倒序：

for num in sorted(nums, reverse=True):
    print(num)

十一、break 和 continue

break 和 continue 都用于控制循环流程。

语句	含义
break	直接结束整个循环
continue	跳过本次循环，进入下一轮

1. break

for letter in "Python":
    if letter == "h":
        break
    print(letter)

输出：

P
y
t

遇到 h 后，循环直接结束。

2. continue

for letter in "Python":
    if letter == "h":
        continue
    print(letter)

输出：

P
y
t
o
n

遇到 h 后，只是跳过当前这一轮，后面的 o、n 还会继续处理。

3. 打印 1 到 10 之间的奇数

n = 0

while n < 10:
    n += 1

    if n % 2 == 0:
        continue

    print(n)

这里通过 continue 跳过偶数，只打印奇数。

十二、嵌套循环

循环中还可以再写循环。

例如打印乘法组合：

for i in range(1, 4):
    for j in range(1, 4):
        print(i, "*", j, "=", i * j)

嵌套循环中使用 break 时，只会跳出当前这一层循环。

for i in range(3):
    for j in range(3):
        if j == 1:
            break
        print(i, j)

如果嵌套层级太深，代码会变得难读。这种情况下通常需要考虑拆函数。

十三、迭代器

迭代是 Python 中访问集合元素的一种方式。

迭代器有两个核心特点：

1. 可以记住当前遍历到的位置
2. 只能向前取值，不能回退

可以使用 iter() 创建迭代器，使用 next() 取下一个值。

nums = [1, 2, 3, 4]

it = iter(nums)

print(next(it))  # 1
print(next(it))  # 2

当迭代器没有更多元素时，会抛出 StopIteration。

nums = [1, 2]
it = iter(nums)

print(next(it))  # 1
print(next(it))  # 2
# print(next(it))  # StopIteration

平时我们很少手动写 next()，更多是让 for 循环自动处理。

nums = [1, 2, 3, 4]

for num in iter(nums):
    print(num)

for 循环内部会不断调用 next()，并在遇到 StopIteration 时结束循环。

十四、自定义迭代器

如果一个类要作为迭代器使用，需要实现两个方法：

1. __iter__()
2. __next__()

示例：

class MyNumbers:
    def __iter__(self):
        self.current = 1
        return self

    def __next__(self):
        if self.current <= 5:
            value = self.current
            self.current += 1
            return value

        raise StopIteration


nums = MyNumbers()

for num in nums:
    print(num)

输出：

1
2
3
4
5

这里的关键是：当没有数据可取时，要抛出 StopIteration，告诉 Python 迭代已经结束。

十五、生成器

生成器也是一种迭代器。

相比自己写 __iter__() 和 __next__()，生成器写起来更简单。

1. 生成器表达式

把列表推导式的中括号改成小括号，就得到了生成器表达式。

nums = [2 * x for x in range(3)]
print(nums)
# [0, 2, 4]

gen = (2 * x for x in range(3))

print(next(gen))  # 0
print(next(gen))  # 2
print(next(gen))  # 4

列表推导式会一次性生成完整列表，生成器表达式会按需生成数据。

如果数据量很大，生成器更节省内存。

2. yield 生成器函数

函数中只要出现 yield，这个函数调用后返回的就是一个生成器对象。

def count_up_to(max_num):
    current = 1

    while current <= max_num:
        yield current
        current += 1


for num in count_up_to(5):
    print(num)

输出：

1
2
3
4
5

yield 和 return 不一样。

写法	含义
return	函数直接结束并返回结果
yield	暂停函数，返回一个值，下次继续从暂停位置往下执行

十六、什么时候使用生成器

生成器适合下面这些场景：

1. 数据量比较大，不想一次性全部加载到内存
2. 数据是逐条产生的
3. 只需要遍历一次
4. 想把数据生产逻辑写得更清楚

例如模拟逐行读取日志：

def read_lines():
    yield "2023-12-09 10:00:00 INFO start"
    yield "2023-12-09 10:00:01 INFO running"
    yield "2023-12-09 10:00:02 INFO end"


for line in read_lines():
    print(line)

后面学习文件读取时，这种思想会经常用到。

十七、总结

这一篇主要整理了流程控制、循环和迭代器。

需要重点记住：

1. if...elif...else 用来处理分支判断
2. Python 使用缩进表示代码块
3. while 适合条件循环，for 适合遍历对象
4. range() 常用于生成整数序列
5. break 结束循环，continue 跳过本次循环
6. enumerate()、zip()、items() 是非常常用的循环技巧
7. 迭代器通过 iter() 和 next() 工作
8. 生成器通过 yield 或生成器表达式按需产生数据

后面写函数、文件处理、JSON 处理和爬虫时，循环和迭代会一直出现。