python 学习之用户输入和 while 循环

敬一杯给我们的现在

1引言

将学习如何让程序不断地运行，以便用户根据需要输入信息，并在程序中使用这些信息。为此，你将使用 while 循环让程序不断运行，直到指定的条件不满足为止。

2函数 input() 的工作原理

函数 input() 让程序暂停运行，等待用户输入一些文本。获取用户输入后，Python 将其赋给一个变量，以方便你使用。

例如，下面的程序让用户输入一些文本，再将这些文本呈现给用户：

message = input("Tell me something, and I will repeat it back to you: ")
print(message)

Tell me something, and I will repeat it back to you:  Hello everyone!
Hello everyone!

函数 input() 接受一个参数——要向用户显示的提示 （prompt）或说明，让用户知道该如何做。程序等待用户输入，并在用户按回车键后继续运行。输入被赋给变量 message ，接下来的 print(message) 将输入呈现给用户。

编写清晰的程序

每当使用函数 input() 时，都应指定清晰易懂的提示，准确地指出希望用户提供什么样的信息——指出用户应该输入何种信息的任何提示都行，如下所示：

name = input("Please enter your name: ")
print(f"nHello, {name}!")

Please enter your name:  laojunjun

Hello, laojunjun!

通过在 提示末尾（这里是冒号后面）包含一个空格，可将提示与用户输入分开，让用户清楚地知道其输入始于何处。

有时候，提示可能超过一行。例如，你可能需要指出获取特定输入的原因。在这种情况下，可将提示赋给一个变量，再将该变量传递给函数 input() 。这样，即便提示超过一行，input() 语句也会非常清晰:

prompt = "If you tell us who you are, we can personalize the messages you see."
prompt += "nWhat is your first name? "

name = input(prompt)
print(f"nHello, {name}!")

If you tell us who you are, we can personalize the messages you see.
What is your first name?  laojunjun

Hello, laojunjun!

第一行将消息的前半部分赋给变量 prompt 中。在第二行中，运算符+= 在前面赋给变量 prompt 的字符串末尾附加一个字符串。

使用 int() 来获取数值输入

使用函数 input() 时，Python 将用户输入解读为 字符串 :

age = input("How old are you? ")
How old are you?  21

age

'21'

为解决这个问题，可使用函数 int() ，它让 Python 将输入视为数值。函数 int() 将数的字符串表示转换为数值表示，如下所示：

age = input("How old are you? ")
How old are you?  21

age = int(age)
age >= 18

True

求模运算符

处理数值信息时，求模运算符 （%）是个很有用的工具，它将两个数相除并返回余数：

4 % 3

1

6 % 3

0

求模运算符不会指出一个数是另一个数的多少倍，只指出余数是多少。

如果一个数可被另一个数整除，余数就为 0，因此求模运算将返回 0。可利用这一点来判断一个数是奇数还是偶数：

number = input("Enter a number, and I'll tell you if it's even or odd: ")
number = int(number)

if number % 2 == 0:
    print(f"nThe number {number} is even.")
else:
    print(f"nThe number {number} is odd.")

Enter a number, and I'll tell you if it's even or odd:  3

The number 3 is odd.

3while 循环简介

for 循环用于针对集合中的每个元素都执行一个代码块，而 while 循环则不断运行，直到指定的条件不满足为止。

使用 while 循环

可使用 while 循环来数数。例如，下面的 while 循环从 1 数到 5：

current_number = 1
while current_number <= 5:
    print(current_number)
    current_number += 1

1
2
3
4
5

让用户选择何时退出

可以使用 while 循环让程序在用户愿意时不断运行，如下面的所示。我们在其中定义了一个退出值 ，只要用户输入的不是这个值，程序就将接着运行：

prompt = "nTell me something, and I will repeat it back to you:"
prompt += "nEnter 'quit' to end the program. "
message = ""
while message != 'quit':
    message = input(prompt)
    print(message)

Tell me something, and I will repeat it back to you:
Enter 'quit' to end the program.  test
test

Tell me something, and I will repeat it back to you:
Enter 'quit' to end the program.  quit
quit

首次遇到这个循环时，message 是一个空字符串，因此 Python 进入该循环。执行到代码行 message = input(prompt) 时，Python 显示提示消息，并等待用户输入。不管用户输入是什么，都将赋给变量 message 并打印出来。接下来，Python 重新检查 while 语句中的条件。只要用户输入的不是单词’quit’ ，Python 就会再次显示提示消息并等待用户输入。等到用户终于输入’quit’ 后，Python 停止执行 while 循环，整个程序也到此结束。

这个程序很好，唯一美中不足的是，它将单词’quit’ 也作为一条消息打印了出来。为修复这种问题，只需使用一个简单的 if 测试：

prompt = "nTell me something, and I will repeat it back to you:"
prompt += "nEnter 'quit' to end the program. "

message = ""
while message != 'quit':
    message = input(prompt)

    if message != 'quit':
        print(message)

Tell me something, and I will repeat it back to you:
Enter 'quit' to end the program.  test
test

Tell me something, and I will repeat it back to you:
Enter 'quit' to end the program.  quit

使用标志

在要求很多条件都满足才继续运行的程序中，可定义一个变量，用于判断整个程序是否处于活动状态。这个变量称为标志 （flag），充当程序的交通信号灯。可以让程序在标志为 True 时继续运行，并在任何事件导致标志的值为 False 时让程序停止运行。这样，在 while 语句中就只需检查一个条件：标志的当前值是否为 True 。然后将所有其他测试（是否发生了应将标志设置为 False 的事件）都放在其他地方，从而让程序更整洁:

prompt = "nTell me something, and I will repeat it back to you:"
prompt += "nEnter 'quit' to end the program. "

active = True
while active:
    message = input(prompt)

    if message == 'quit':
        active = False
    else:
        print(message)

Tell me something, and I will repeat it back to you:
Enter 'quit' to end the program.  test
test

Tell me something, and I will repeat it back to you:
Enter 'quit' to end the program.  quit

将变量 active 设置为 True，让程序最初处于活动状态, 在 while 循环中，在用户输入后使用一条 if 语句来检查变量 message 的值。如果用户输入的是’quit’ ，就将变量 active 设置为 False 。这将导致 while 循环不再继续执行。如果用户输入的不是’quit’ ，就将输入作为一条消息打印出来。

使用 break 退出循环

要立即退出 while 循环，不再运行循环中余下的代码，也不管条件测试的结果如何，可使用 break 语句。break 语句用于控制程序流程，可用来控制哪些代码行将执行、哪些代码行不执行，从而让程序按你的要求执行你要执行的代码:

prompt = "nPlease enter the name of a city you have visited:"
prompt += "n(Enter 'quit' when you are finished.) "

while True:
    city = input(prompt)

    if city == 'quit':
        break
    else:
        print(f"I'd love to go to {city.title()}!")

Please enter the name of a city you have visited:
(Enter 'quit' when you are finished.)  nanjin
I'd love to go to Nanjin!

Please enter the name of a city you have visited:
(Enter 'quit' when you are finished.)  shanghai
I'd love to go to Shanghai!

Please enter the name of a city you have visited:
(Enter 'quit' when you are finished.)  quit

以 while True 打头的循环将不断运行，直到遇到 break 语句。这个程序中的循环不断让用户输入他到过的城市的名字，直到用户输入 ‘quit‘ 为止。用户输入’quit’ 后，将执行 break 语句，导致 Python 退出循环。

在循环中使用 continue

要返回循环开头，并根据条件测试结果决定是否继续执行循环，可使用 continue 语句，它不像 break 语句那样不再执行余下的代码并退出整个循环。例如，来看一个从 1 数到 10 但只打印其中奇数的循环：

current_number = 0
while current_number < 10:
    current_number += 1
    if current_number % 2 == 0:
        continue

    print(current_number)

1
3
5
7
9

首先将 current_number 设置为 0，由于它小于 10，Python 进入 while 循环。进入循环后，以步长 1 的方式往上数，因此 current_number 为 1。接下来，if 语句检查 current_number 与 2 的求模运算结果。如果结果为 0（意味着 current_number 可被 2 整除），就执行 continue 语句，让 Python 忽略余下的代码，并返回循环的开头。如果当前的数不能被 2 整除，就执行循环中余下的代码，将这个数打印出来。

避免无限循环

每个 while 循环都必须有停止运行的途径，这样才不会没完没了地执行下去。例如，下面的循环从 1 数到 5：

x = 1
while x <= 5:
    print(x)
    x += 1

1
2
3
4
5

但如果像下面这样不小心遗漏了代码行 x += 1 ，这个循环将没完没了地运行：

# 这个循环将没完没了地运行！
x = 1
while x <= 5:
    print(x)

1
1
1
1
--snip--

每个程序员都会偶尔因不小心而编写出无限循环，在循环的退出条件比较微妙时尤其如此。如果程序陷入无限循环，可按 Ctrl + C，也可关闭显示程序输出的终端窗口。

4使用 while 循环处理列表和字典

for 循环是一种遍历列表的有效方式，但不应在 for 循环中修改列表，否则将导致 Python 难以跟踪其中的元素。要在遍历列表的同时对其进行修改，可使用 while 循环。通过将 while 循环同列表和字典结合起来使用，可收集、存储并组织大量输入，供以后查看和显示。

在列表之间移动元素

假设有一个列表包含新注册但还未验证的网站用户。验证这些用户后，如何将他们移到另一个已验证用户列表中呢？一种办法是使用一个 while 循环，在验证用户的同时将其从未验证用户列表中提取出来，再将其加入另一个已验证用户列表中。代码可能类似于下面这样：

# 首先，创建一个待验证用户列表
# 和一个用于存储已验证用户的空列表。
unconfirmed_users = ['alice', 'brian', 'candace']
confirmed_users = []

# 验证每个用户，直到没有未验证用户为止。
# 将每个经过验证的用户都移到已验证用户列表中。
while unconfirmed_users:
    current_user = unconfirmed_users.pop()

    print(f"Verifying user: {current_user.title()}")
    confirmed_users.append(current_user)

# 显示所有已验证的用户。
print("nThe following users have been confirmed:")
for confirmed_user in confirmed_users:
    print(confirmed_user.title())

Verifying user: Candace
Verifying user: Brian
Verifying user: Alice

The following users have been confirmed:
Candace
Brian
Alice

删除为特定值的所有列表元素

使用函数 remove() 来删除列表中的特定值。这之所以可行，是因为要删除的值只在列表中出现一次。如果要删除列表中所有为特定值的元素，该怎么办呢？

假设你有一个宠物列表，其中包含多个值为’cat’ 的元素。要删除所有这些元素，可不断运行一个 while 循环，直到列表中不再包含值’cat’ ，如下所示：

pets = ['dog', 'cat', 'dog', 'goldfish', 'cat', 'rabbit', 'cat']
print(pets)

while 'cat' in pets:
    pets.remove('cat')

print(pets)

['dog', 'cat', 'dog', 'goldfish', 'cat', 'rabbit', 'cat']
['dog', 'dog', 'goldfish', 'rabbit']

使用用户输入来填充字典

可使用 while 循环提示用户输入任意多的信息。下面创建一个调查程序，其中的循环每次执行时都提示输入被调查者的名字和回答。我们将收集的数据存储在一个字典中，以便将回答同被调查者关联起来：

responses = {}

# 设置一个标志，指出调查是否继续。
polling_active = True

while polling_active:
    # 提示输入被调查者的名字和回答。
    name = input("nWhat is your name? ")
    response = input("Which mountain would you like to climb someday? ")

    # 将回答存储在字典中。
    responses[name] = response

    # 看看是否还有人要参与调查。
    repeat = input("Would you like to let another person respond? (yes/ no) ")
    if repeat == 'no':
        polling_active = False

# 调查结束，显示结果。
print("n--- Poll Results ---")
for name, response in responses.items():
    print(f"{name} would like to climb {response}.")

What is your name?  junjun
Which mountain would you like to climb someday?  qixiashan
Would you like to let another person respond? (yes/ no)  yes

What is your name?  laojunjun
Which mountain would you like to climb someday?  fangshan
Would you like to let another person respond? (yes/ no)  no

--- Poll Results ---
junjun would like to climb qixiashan.
laojunjun would like to climb fangshan.

这个程序首先定义了一个空字典（responses ），并设置了一个标志（ polling_active ）用于指出调查是否继续。只要 polling_active 为 True ，Python 就运行 while 循环中的代码。

在这个循环中，提示用户输入其名字及其喜欢爬哪座山。将这些信息存储在字典 responses 中，然后询问用户是否继续调查。如果用户输入 yes ，程序将再次进入 while 循环；如果用户输入 no ，标志 polling_active 将被设置为 False ，而 while 循环将就此结束。最后一个代码块显示调查结果。

5小结

在本章中，你学习了：如何在程序中 使用 input() 来让用户提供信息；如何处理文本和数的输入，以及如何 使用 while 循环 让程序按用户的要求不断运行；多种控制 while 循环流程的方式：设置活动标志、使用 break 语句以及使用 continue 语句；如何使用 while 循环在列表之间移动元素，以及如何从列表中删除所有包含特定值的元素；如何结合使用 while 循环和字典。

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