python编程：第七节课：有条件的重复 – while 循环与循环控制

第七课：有条件的重复 – while 循环与循环控制

• 时长: 90 分钟
• 教学目标:
  • 学习另一种循环结构 while 循环，它根据一个条件的真假来决定是否重复。
  • 理解 for 循环和 while 循环的区别以及各自适合解决的问题。
  • 掌握在 while 循环内部更新条件，避免程序“死循环”。
  • 学习 break 命令，用来随时跳出循环。
  • 学习 continue 命令，用来跳过本次循环，进入下一次。
  • 通过练习巩固对两种循环和循环控制语句的理解。

课程内容

1. 复习与引入 (10 分钟)

• 复习: 复习 for 循环和 range() 的用法。
• 提出问题: 老师提问：“for 循环很适合知道要重复多少次或者要遍历一个序列的时候。但如果我不知道要重复多少次，只是想‘一直重复，直到某个条件满足才停’，怎么办？比如一个猜数字游戏，要一直让用户猜，直到猜对了才结束，我不知道用户要猜多少次才能对。”
• 引出 while 循环: 这时候就需要 while 循环了。while 循环的意思是“当某个条件成立的时候，就一直重复做…”。用烧水（水没开就一直烧）、玩游戏（直到过关）等例子来比喻 while 循环。

2. 当条件为真时重复 – while 循环 (20 分钟)

• while 的作用: while 循环会在每次执行循环体之前，先检查条件表达式。如果条件为 True，就执行缩进的代码块（循环体）；执行完循环体后，再回到开头检查条件，如果条件仍然为 True，就继续执行循环体… 这样一直重复，直到条件变为 False。
• 语法:

  while 条件表达式:
      # 循环体：当条件表达式为 True 时重复执行
      # 注意：这里的代码需要缩进！
      print("条件为真，继续循环")
      # !! 重要的步骤：在这里改变影响条件表达式的变量，让条件有机会变为 False !!
  

• 重点强调 – 避免死循环: 如果 while 后面的条件表达式永远为 True，那么循环就会一直执行下去，停不下来！这叫做死循环。所以，在 while 循环体内部，必须要有改变条件表达式相关的变量的代码，让条件有机会变成 False。
• 演示:
  • 使用 while 循环实现一个计数器（类似 for range），并展示如何更新计数变量。

    count = 0 # 初始化计数变量
    while count < 5: # 条件：count 小于 5
        print("当前的 count 是:", count)
        count = count + 1 # 更新条件变量：每次循环让 count 加 1
    
    print("while 循环结束。")
    

  • 演示一个简单的死循环（例如 while True: print("我不会停！")），并告诉学生如何按 Ctrl + C 来强制停止程序。
• 动手实践: 学生尝试编写一个 while 循环，从 10 倒数到 1。 尝试写一个简单的死循环并学会停止它。

3. for 和 while，选哪个？ (10 分钟)

• 对比:
  • for 循环：适合已知要重复多少次，或者要遍历一个集合（字符串、列表、range() 序列等）的情况。
  • while 循环：适合循环次数不确定，只知道循环什么时候应该停止（当某个条件满足时）的情况。
• 示例: 用 for 和 while 分别打印 1 到 5，让学生感受两种写法的不同。

  # 用 for 打印 1 到 5
  print("用 for 循环:")
  for i in range(1, 6):
      print(i)
  
  # 用 while 打印 1 到 5
  print("用 while 循环:")
  count = 1
  while count <= 5:
      print(count)
      count = count + 1
  

• 讨论: 哪些问题用 for 更方便？哪些问题用 while 更灵活？（比如用户输入直到符合要求，游戏主循环等）

4. 控制循环 – break 和 continue (15 分钟)

• break 的作用: break 命令可以立即跳出（终止）当前所在的整个循环（无论是 for 还是 while），然后接着执行循环后面的第一条语句。
• continue 的作用: continue 命令会跳过本次循环中 continue 后面还没执行的代码，直接进入下一次循环的开始。对于 while 循环，会回到开头重新检查条件；对于 for 循环，会直接取序列中的下一个元素。
• 演示:
  • 在 for 循环中使用 break，当循环变量等于某个值时提前退出。

    print("--- break 示例 ---")
    for i in range(10):
        if i == 5:
            print("遇到 5 了，跳出循环")
            break # 跳出 for 循环
        print("当前的数字:", i)
    print("循环后面的代码")
    

  • 在 for 循环中使用 continue，跳过某些情况。

    print("--- continue 示例 ---")
    for i in range(10):
        if i % 2 != 0: # 如果是奇数
            print("跳过奇数:", i)
            continue # 跳过本次循环，不打印下面的语句
        print("当前的偶数:", i) # 只有偶数才会打印这句
    

• 动手实践: 学生修改示例代码，尝试在不同的条件和位置使用 break 和 continue，观察程序的输出和执行流程。

5. 课堂练习 (15 分钟)

让学生独立完成以下练习：

• 练习 1: 编写一个程序，使用 while 循环实现简单的猜数字游戏。程序随机生成一个 1 到 10 之间的数字（或者老师提前设定一个），让用户输入数字猜测。如果没猜对，提示用户“猜大了”或“猜小了”；如果猜对了，打印“恭喜你，猜对了！”并结束循环。

  # 在这里写你的代码
  secret_number = 7 # 秘密数字
  guess = 0 # 初始化猜测值
  
  while guess != secret_number:
      guess_str = input("请猜一个 1 到 10 的数字：")
      guess = int(guess_str) # 转换为整数
  
      # TODO: 使用 if 判断 guess 和 secret_number 的大小关系
      # TODO: 根据判断结果打印“猜大了”或“猜小了”
      # 猜对的条件是 while 的结束条件，不用在 if 里写 break
  
  print("恭喜你，猜对了！") # 循环结束后打印
  

• 练习 2: 编写一个程序，使用 for 循环打印 1 到 30 的数字。但要求：
  • 如果数字能被 5 整除，就跳过本次循环（不打印）。
  • 如果数字是 25，就立即停止循环。
  • 打印其他数字。
    （提示：结合 if 语句和 continue、break）
• 练习 3: 编写一个程序，使用 while True 循环，不断询问用户输入一个正数，直到用户输入的是一个两位数（大于等于 10 小于等于 99）时停止。然后打印用户输入的这个两位数。

6. 总结与提问 (10 分钟)

• 回顾: 回顾本节课内容：while 循环的语法和执行流程（条件为真时重复），while 循环中更新条件变量以避免死循环的重要性，for 循环和 while 循环的区别和适用场景，break (终止循环) 和 continue (跳过本次循环)。
• 提问:
  • 当你知道要重复 10 次时，通常用 for 还是 while？
  • 当你想让程序一直运行直到用户输入“quit”时停止，用 for 还是 while 更方便？
  • 在 while num < 10: 循环里，如果一直没有代码改变 num 的值，会发生什么？
  • break 和 continue 有什么不同？
• 答疑: 回答学生问题。

7. 布置课后作业 (5 分钟)

• 作业 1: 编写一个程序，使用 while 循环计算并打印从 1 加到 50 的和。
• 作业 2: 编写一个程序，使用 for 循环打印 1 到 100 的数字，但只打印其中能被 7 整除的数字。
• 作业 3: 编写一个程序，使用 while 循环，模拟用户登录尝试：程序设定正确的用户名（例如“admin”）和密码（例如“123456”）。让用户最多尝试 3 次输入用户名和密码。如果在 3 次内输入正确，打印“登录成功”并退出循环；如果 3 次都输入错误，打印“登录失败，请稍后再试”。（提示：需要一个计数器来记录尝试次数，使用 break 在成功时退出循环）。
• 作业 4: (选做) 编写一个程序，使用 while True 循环模拟银行取款机：提供选择 (1. 查询余额 2. 取款 3. 存款 0. 退出)。让用户输入编号进行操作，直到用户输入 0 退出。查询余额和存款操作可以简单模拟。取款时要判断余额是否足够。