「Python教案」循环语句的使用

课程目标

1．知识目标

1. 能使用for循环和while循环设计程序。
2. 能使用循环控制语句，break、continue、else设计程序。
3. 能使用循环实际问题。

2．能力目标

1. 能根据需求合适的选择循环结构。
2. 能对嵌套循环代码进行调试和优化。
3. 能利用循环语句设计，如数据统计、用户交互等程序。

3．思政目标

1. 通过对循环语句的调试培养耐心和细心。
2. 通过算法优化提高工程效率培养效率意识。
3. 通过异常处理强调代码鲁棒性对系统安全的影响培养责任意识。

教学内容

1．基本循环

1. for​循环：

• 遍历序列，例如，列表、元组、字符串。
• range()​函数的使用，设置起始值、结束值、以及步长。
• 嵌套for​循环，例如，打印矩形。

案例：使用​for​循环批量处理学生成绩单。

1. while​循环：

• 条件控制，根据​True/False进行判断。
• 用户输入控制循环，例如密码验证。
• 无限循环预防（如​time.sleep()​避免CPU占用过高）

案例：用​while​循环模拟“体温检测门禁”，强调代码准确性对公共安全的重要性。

2．循环控制

1. break​语句

• 与​if​条件结合使用，当条件满足的时候提前退出循环，例如，猜数字游戏。
• 如果使用不恰当，会导致过早退出循环造成数据缺失。
• break语句，好比“紧急刹车”，需要谨慎使用。

1. continue​语句

• 与​if​条件结合使用，当条件满足的时候跳过当前迭代，进行下一场迭代，例如，过滤偶数。
• 如果使用不恰当，会导致程序逻辑混乱。

案例：利用continue语句过滤无效数据，注意，需要明确标准，避免误判。

1. else​子句

• 循环正常结束时执行，例如，查找元素。
• 常与​break语句配合使用。
• 循环结构中的else语句常会和条件结构的else混淆。
• else语句好比“收尾工作”，在工程“项目验收”中确保所有任务闭环。

3．嵌套循环

1. 二维数据遍历

• 矩阵转置，例如，[[1,2],[3,4]]​ → ​[[1,3],[2,4]]。
• 实现九九乘法表。
• 案例：用嵌套循环处理“学生选课表”。

1. 循环优化技巧

• 提前终止条件，例如，找到目标后立即退出。
• 利用列表推导式替代简单循环。

4．循环应用

1. 用户交互

• 利用循环输入年龄，当年龄不为正整数时，重新输入，直到年龄为正整数时结束循环。
• 利用循环模拟ATM取款机实现多轮对话。

1. 算法实现

• 排序算法，例如冒泡排序。
• 查找算法，例如二分查找。

重点分析

难点分析

教学活动设计

概念引入

通过对比“排队买票”的情况解释两种循环的异同：①for循环，已知队伍长度（如5人），依次处理，固定次数的循环；②while循环，未知队伍长度，直到票买完了，根据条件解释循环。

通过“闹钟”来说明while循环，循环条件是，时间未到设定值 → 持续响铃；更新条件，每次循环后时间增加 → 直到满足条件后退出循环。

语法定义

1．for循环

for 变量 in 可迭代对象:循环体

2．while循环

while 条件表达式:循环体

3．for循环扩展语法

# 带索引的遍历for index, value in enumerate(["a", "b", "c"]):print(f"索引: {index}, 值: {value}")

4．while循环扩展语法

# 带初始化和更新的循环i = 0while i < 5:print(i)i += 1  # 必须手动更新！

案例解析

案例：利用for循环统计班级学生成绩

scores = [85, 90, 78, 92, 88]
total = 0
for score in scores:total += score
avg = total / len(scores)
print(f"平均分: {avg:.2f}")

运行结果

平均分: 86.60进程已结束，退出代码为 0

案例：利用while循环ATM取款模拟

balance = 1000
while balance > 0:amount = int(input("请输入取款金额："))if amount > balance:print("余额不足")else:balance -= amountprint(f"取款成功，余额：{balance}")if balance == 0:print("余额已清零，交易结束")break

运行结果

请输入取款金额：500取款成功，余额：500请输入取款金额：300取款成功，余额：200请输入取款金额：300余额不足请输入取款金额：200取款成功，余额：0余额已清零，交易结束进程已结束，退出代码为 0

案例：利用for循环和条件判断对学生成绩分析

scores = [85, 90, 78, 92, 88]
passing = 0
for score in scores:if score >= 60:passing += 1
print(f"及格率: {passing / len(scores) * 100:.1f}%")

运行结果

及格率: 100.0%进程已结束，退出代码为 0

常见错误

错误：for循环中修改迭代变量，但是无效的

lst = [1, 2, 3]
for i in range(len(lst)):if lst[i] % 2 == 0:lst.pop(i)  # 错误：导致跳过元素

运行结果

Traceback (most recent call last):File "D:\PythonProject\test.py", line 3, in <module>if lst[i] % 2 == 0:~~~^^^IndexError: list index out of range进程已结束，退出代码为 1

解决方法：改用列表推导式或倒序遍历。

错误：while循环中条件变量未更新，导致死循环

i = 0
while i < 5:print(i)# 忘记i += 1 → 无限循环

解决方法：确保每次循环后更新条件变量。

课堂练习

练习：用for循环打印九九乘法表

for i in range(1, 10):for j in range(1, i+1):print(f"{j}×{i}={i*j}", end="\t")print()

运行结果

1×1=11×2=2 2×2=41×3=3 2×3=6 3×3=91×4=4 2×4=8 3×4=12 4×4=161×5=5 2×5=10 3×5=15 4×5=20 5×5=251×6=6 2×6=12 3×6=18 4×6=24 5×6=30 6×6=361×7=7 2×7=14 3×7=21 4×7=28 5×7=35 6×7=42 7×7=491×8=8 2×8=16 3×8=24 4×8=32 5×8=40 6×8=48 7×8=56 8×8=641×9=9 2×9=18 3×9=27 4×9=36 5×9=45 6×9=54 7×9=63 8×9=72 9×9=81进程已结束，退出代码为 0

练习：用for循环打印菱形，打印图形如下

   *

  ***

 *****

*******

 *****

  ***

   *

n = 4
for i in range(n):print(" " * (n - i - 1) + "*" * (2 * i + 1))
for i in range(n - 2, -1, -1):print(" " * (n - i - 1) + "*" * (2 * i + 1))

练习：修复以下代码的逻辑错误

# 错误代码：输出1~10（实际输出0~9）
i = 0
while i < 10:print(i,end=' ')i += 1
print()

运行结果

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9进程已结束，退出代码为 0

代码修改：

i = 1
while i <= 10:print(i, end=' ')i += 1
print()

运行结果

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10进程已结束，退出代码为 0

练习：修复以下代码的逻辑错误

# 错误代码：计算1~100偶数和（实际输出0）
total = 0
i = 1
while i <= 100:if i % 2 != 0:  # 错误：跳过了偶数！continuetotal += ii += 1
print(total)

当i = 1时跳过循环，i的值没有发生变化，程序出现死循环。

代码修改：

total = 0
i = 1
while i <= 100:if i % 2 == 0:  # 修正：只累加偶数total += ii += 1
print(total)  # 输出2550

运行结果

2550进程已结束，退出代码为 0

课后作业

基础题：用循环计算100以内所有质数的和

total = 0
for num in range(2, 101):is_prime = Truefor i in range(2, int(num ** 0.5) + 1):if num % i == 0:is_prime = Falsebreakif is_prime:total += num
print(f"100以内质数和：{total}")

运行结果

100以内质数和：1060进程已结束，退出代码为 0

基础题：用循环统计“学生选课表”中每门课程的选课人数，给出的数据如下

学生,课程

张三,数学

李四,英语

王五,数学

赵六,英语

data = [["学生", "课程"],["张三", "数学"],["李四", "英语"],["王五", "数学"],["赵六", "英语"]
]
courses = {}
for row in data[1:]:  # 跳过标题行course = row[1]courses[course] = courses.get(course, 0) + 1
print(courses)  # 输出: {'数学': 2, '英语': 2}

运行结果

{'数学': 2, '英语': 2}进程已结束，退出代码为 0

进阶题：设计“学生成绩管理系统”，具体功能：

1. 输入学生姓名和成绩（输入quit结束）
2. 计算平均分并输出高于平均分的学生名单

students = []
while True:name = input("姓名（输入quit结束）：")if name == "quit":breakscore = float(input("成绩："))students.append((name, score))if students:avg = sum(s for _, s in students) / len(students)print(f"平均分：{avg:.2f}")print("高于平均分的学生：")for name, score in students:if score > avg:print(f"{name}：{score}")

运行结果

姓名（输入quit结束）：张三成绩：96姓名（输入quit结束）：李四成绩：84姓名（输入quit结束）：王五成绩：56姓名（输入quit结束）：quit平均分：78.67高于平均分的学生：张三：96.0李四：84.0进程已结束，退出代码为 0

进阶题：设计“智能快递柜”系统，具体功能：

1. 用户输入快递单号（输入quit结束）
2. 系统判断单号是否已存在（用列表存储）
3. 统计重复单号数量并提示用户

packages = []
while True:tracking_id = input("快递单号（输入quit结束）：")if tracking_id == "quit":breakif tracking_id in packages:print("警告：该单号已存在！")packages.append(tracking_id)
print(f"总快递数：{len(packages)}")
print(f"重复单号数：{len(packages) - len(set(packages))}")

运行结果

快递单号（输入quit结束）：10000快递单号（输入quit结束）：10001快递单号（输入quit结束）：10002快递单号（输入quit结束）：10000警告：该单号已存在！快递单号（输入quit结束）：10001警告：该单号已存在！快递单号（输入quit结束）：quit总快递数：5重复单号数：2进程已结束，退出代码为 0

考核设计

1．过程性考核（40%）

1. 课堂练习的完成程度（20%）
2. 编写代码的规范性与添加注释的规范性（10%）
3. 参与小组讨论和解决问题的能力（10%）

2．终结性考核（60%）

1. 理论测试（20%）：选择题。
2. 综合项目（40%）：打印数字金字塔。

综合项目：编写一个Python程序，使用循环语句打印如下数字金字塔。

    1

   121

  12321

 1234321

123454321

要求：

1. 金字塔层数由用户输入决定。
2. 使用基本的循环语句，for或while和print语句。
3. 需要考虑用户输入验证（必须是正整数）。

# 获取用户输入并验证
while True:n = input("请输入金字塔的层数(正整数)：")if n.isdigit() and int(n) > 0:n = int(n)breakelse:print("输入无效，请输入一个正整数！")# 打印数字金字塔
for i in range(1, n + 1):# 打印前导空格for j in range(n - i):print(" ", end="")# 打印左半部分数字(1到i)for k in range(1, i + 1):print(k, end="")# 打印右半部分数字(i-1到1)for l in range(i - 1, 0, -1):print(l, end="")# 换行print()

运行结果

请输入金字塔的层数(正整数)：51121123211234321123454321进程已结束，退出代码为 0