3.3 循环结构 (课件)《Python程序编写入门》(高教版) 【上好课】

循环结构 Python程序编写入门 (高教版) 学习目标 掌握for循环与while循环的语法及执行流程；理解range()函数与random模块的用法；掌握循环嵌套逻辑及break、continue、pass语句的区别。 能使用for循环处理确定次数的遍历问题；能使用while循环处理不确定次数的重复操作；能利用嵌套循环解决图形打印与排序算法等实际编程问题。 通过算法逻辑训练提升计算思维，养成严谨规范的代码编写习惯；深入理解程序执行效率与算法时间复杂度的关系，逐步建立优化程序性能的意识。 1 2 3 知识目标 技能目标 素质目标 目录 for循环与range函数 while循环与随机数 循环嵌套与冒泡排序 循环控制语句 教学引入 思考：如何让计算机像人一样，自动完成重复性的计算任务？ 知识讲授 for 循环 一种经典的遍历型循环结构，专门用于依次访问序列（如列表、字符串、元组）或由range()生成的连续数值序列。它的执行次数在循环开始前即可确定，如同按名单依次点名，逐个处理容器中的每一个元素，逻辑直观且易于控制，是Python中批量处理数据的首选方式。 while 循环 基于条件判断的循环控制方式，只要指定的布尔条件为True，就会持续执行缩进的代码块，直到条件变为False时自动终止。它更适合处理循环次数无法提前预知的场景，就像忠诚的哨兵，只要任务目标未达成（条件满足），就会始终坚守岗位，是实现动态循环逻辑的核心工具。 for循环与range函数 第一部分 知识讲授 for循环 知识讲授 for循环的基本语法与流程 可以看出，for循环是将字符串的内容：依次取出 所以，for循环也被称之为：遍历循环 for循环是Python中实现“遍历”的核心结构，专门用于依次访问序列（如字符串、列表、元组）中的每个元素。它无需手动控制循环次数，能自动完成从首元素到尾元素的迭代过程，是处理批量数据最常用的工具。 知识讲授 for循环示例 for循环可以遍历任何序列的项目，如一个列表或者一个字符串。 实例演示： 无for循环 有for循环 知识讲授 内置range()函数 循环迭代的基础引擎 构建有序数字序列的核心工具 01 核心作用 Python内置的整数序列生成器，专为循环设计。它能高效创建连续或自定义步长的数字范围，是实现计数、遍历、重复执行等逻辑的基石。 02 语法结构 格式：range(start, stop, step) • start：起始值（可选，默认0） • stop：结束值（必填，序列不包含此值） • step：步长（可选，默认1，支持负数） 知识讲授 Python的缩进 背诵记忆 序号 核心考点 记忆要点与核心解析 01 range() 序列生成 用于生成整数序列，核心遵循“左闭右开”原则（包含起始值，不包含终止值），是控制循环次数的基础工具。 记忆口诀：“左含右舍，等差生成” 02 for 循环迭代 用于遍历字符串、列表等可迭代对象，自动逐个获取元素，循环次数由序列长度决定，属于确定次数的循环。 记忆口诀：“遍历取值，次数既定” 03 缩进与代码块 Python通过缩进（规范为4个空格）划分代码块归属，循环体必须缩进，无缩进会触发语法错误，是区分代码层级的关键。 记忆口诀：“缩进定块，四格为规” 课堂练习 单选题 关于 Python 中range()、for 循环与缩进，下列说法正确的是（） A. range (1,5) 会生成 1、2、3、4、5 五个整数 B. for 循环只能配合 range () 使用，不能遍历字符串 C. for 循环的循环体代码必须做缩进，推荐使用 4 个空格作为缩进量 D. 代码缩进多一个空格，程序一定可以正常运行 答案：C 解析： A 错误：range()遵循左闭右开原则，range(1,5)生成 1、2、3、4，不包含终止值 5。 B 错误：for 循环属于迭代循环，可以遍历字符串、列表等各类可迭代对象，不是只能配合 range ()。 C 正确：Python 依靠缩进划分代码块，for 循环的循环体必须缩进，编码规范推荐 4 个空格作为一个缩进量，对应口诀 “缩进定块，四格为规”。 D 错误：缩进代表代码层级，缩进空格数错乱、不一致，会直接触发语法错误，程序无法正常执行。 while循环 第二部分 知识讲授 while循环 知识讲授 while循环的基本语法 循环逻辑与核心特性解析 01 核心定义：基于条件表达式的真假，决定是否重复执行代码块，属于“先判断后执行”的结构。 02 基础语法：while 条件表达式:（冒号不可少） 循环体语句（需保持缩进，通常4个空格） 03 执行流程：条件为True → 执行循环体 → 重新判断条件； 条件为False → 直接退出循环，执行后续代码。 04 避坑关键：必须在循环体内修改循环变量，否则会陷入“死循环”；循环次数通常不确定，依赖条件变化。 💡 图示解析：菱形代表“条件判断”，矩形代表“执行语句”。 箭头的闭环体现了“重复执行”的核心逻辑，直到条件不满足才跳出。 知识讲授 while循环语句的基本形式 Python while 语句执行过程： 知识讲授 Python中random模块 01 模块简介：内置随机数工具Python自带的标准库，无需额外安装，专门用于生成各种伪随机数，是实现程序“不确定性”的核心工具。 02 核心函数：randint(x, y)生成 [x, y] 闭区间内的随机整数，包含两端数值。区别于range的左闭右开，这是实现猜数字游戏的关键。 背诵记忆 序号 名称 核心说明与记忆要点 01 while 循环 当条件表达式结果为真时，重复执行循环体内的代码。记忆核心：循环的开启与终止完全由条件表达式控制，条件为假则退出。 02 randint() 函数 用于生成指定范围内的随机整数，语法为 randint(a, b)。关键记忆：生成的随机数包含区间的两个端点 a 和 b，是闭区间特性。 03 random 模块 Python 标准库中负责生成伪随机数的模块，包含多种随机相关函数。记忆要点：使用模块内的函数前，必须先执行 import random 导入。 课堂练习 简易加法计算器的实现逻辑 需求：实现用户连续输入数字进行累加求和，直到输入字母“q”时停止并输出最终结果。 思考引导： ① 如何初始化累加的总和？ ② 怎样用循环持续接收输入？ ③ 核心关键：需先判断输入是否为“q”，非“q”时再转换为数值累加，如何处理输入类型的不确定性？ 参考代码： 运行示例： 循环嵌套 第二部分 知识讲授 循环嵌套 知识讲授 例题2：猜数字游戏 01 需求与场景：经典多分支交互 场景描述：程序预设一个目标数字（如 target = 25），接收用户输入的猜测值 x，通过逻辑判断输出三种结果之一：“猜对了”、“猜大了”或“猜小了”。这是训练条件判断逻辑的基础入门案例。 逻辑要点：三种结果互斥（不可能同时满足），因此不适合使用多个独立的 if 语句，而应采用更高效的 if-elif-else 结构，实现“一次判断，精准匹配”。 01 精准匹配 (if) if x == target: 当输入值与目标值完全相等时触发，直接输出“恭喜，猜对了！”，并终止后续判断，确保逻辑的唯一性。 02 数值偏大 (elif) elif x > target: 仅在第一个条件不成立时执行，提示“猜大了”，引导用户缩小猜测范围，向更小的数值尝试。 03 数值偏小 (else) else: 作为兜底条件，覆盖前两种情况之外的所有可能，提示“猜小了”，完成完整的逻辑闭环。 知识讲授 循环嵌套 知识讲授 循环中的continue语句 continue 语句被用来告诉 Python 跳过当前循环块中的剩余语句，然后继续进行下一轮循环。 n = 5 while n > 0: n -= 1 if n == 2: continue print(n) print('循环结束。') 实例 运行结果 知识讲授 循环中的break语句 break 语句可以跳出 for 和 while 的循环体。如果你从 for 或 while 循环中终止，任何对应的循环 else 块将不执行。 n =5 while n >0: n -=1 if n ==2: break print(n) print('循环结束。') 实例 运行结果 知识讲授 循环中的pass空语句 Python pass 是空语句，是为了保持程序结构的完整性。pass 不做任何事情，一般用做占位语句。 知识讲授 冒泡排序算法原理 冒泡排序核心逻辑与特性 01 算法思想：将序列元素类比为“气泡”，通过相邻元素的比较与交换，使数值较小（或较大）的元素像气泡一样逐步“上浮”到序列顶端。 02 执行过程：重复遍历待排序列，依次比较相邻两个元素，若顺序为逆序则立即交换位置，每轮遍历会将一个最值元素“沉底”。 03 运行规律：若有n个元素，需进行n-1轮遍历；第i轮仅需对前n-i个元素进行比较，后续元素已处于有序状态。 04 复杂度分析：算法的平均与最坏时间复杂度均为O(n²)，空间复杂度为O(1)，属于稳定的交换排序算法。 背诵记忆 序号 名称 核心说明与记忆要点 01 break 语句 用于强制跳出当前所在的循环结构，直接终止本层循环的执行流程。记忆口诀：触发即“彻底结束”，循环到此戛然而止，不再执行后续循环体内容。 02 continue 语句 用于跳过当前循环的剩余语句，直接进入下一次循环迭代。记忆口诀：本次“跳过不执行”，下次循环“重新再来”，循环整体不会终止。 03 pass 空语句 仅作为语法占位符使用，执行时不做任何实际操作，用于保证代码结构完整。记忆口诀：纯粹“啥也不做”，只为填补语法空缺，避免程序报错。 01 循环嵌套结构 在一个循环内部嵌套另一个循环，是实现图形打印、多维数据遍历的关键。外层循环控制行数，内层循环控制列数。 记忆口诀：“外层定行数，内层定列数，嵌套循环出图案” 师生互动 综合应用：用 While 循环实现九九乘法表 任务目标：编写程序使用 while 循环嵌套打印标准的九九乘法表。 思考引导：① 如何用外层循环控制行数？② 内层循环的范围应如何设定才能形成三角形效果？③ 怎样让输出的算式整齐对齐？这道题将考察你对循环嵌套执行逻辑的理解。 🔑 解题思路与核心代码 1.双层循环结构：外层循环 i (1-9) 控制行数，内层循环 j (1-i) 控制每行的列数。 2.格式化与对齐：使用 `end="\t"` 保持同行输出并对齐，行尾用 `print()` 强制换行。 3.代码示例： i = 1 while i <= 9: j = 1 while j <= i: print(f"{j}*{i}={i*j}", end="\t") j += 1 print() # 完成一行后换行 i += 1 课堂练习 随堂检测 01. 单选题：Python中，range(1, 5, 2) 生成的序列是？ A. 1,2,3,4,5 B. 1,3,5 C. 1,3 D. 2,4 02. 单选题：循环结构中，break 语句的作用是？ A. 跳过本次循环 B. 终止并跳出整个循环 C. 结束程序 D. 暂停循环 03. 单选题：while循环中若忘记修改循环变量，会出现什么问题？ A. 语法报错 B. 逻辑错误（死循环） C. 只执行一次 D. 无法执行 【答案与解析】 01. 答案：C。解析：range(起始, 终止, 步长) 遵循“左闭右开”原则，从1开始，步长2，下一个数为3，再下一个数5超过终止值4，故生成 [1, 3]。 02. 答案：B。解析：break 用于强制终止当前所在的循环体，直接跳出循环执行后续代码；continue 才是跳过本次循环剩余语句。 03. 答案：B。解析：循环条件永远为真会导致无限循环（死循环），这属于逻辑错误，而非语法错误（代码本身无语法问题）。 知识小结 课后任务 布置作业： 编程练习：使用 while 循环实现简易的猜数字游戏，设定规则为用户最多只能猜测 5 次，重点练习循环终止条件与条件判断的结合运用。 算法挑战：尝试通过循环嵌套的结构编写代码，实现打印一个边长为 10 的正方形图案，以此加深对多层循环执行逻辑与流程控制的理解。 思维拓展：思考如何优化冒泡排序算法，通过添加状态标志位的方式，减少排序过程中已经有序部分的不必要比较次数，分析并尝试写出优化后的算法代码。 谢谢观看 THANKS $