python编程：从入门到实践（学习笔记7）

第7章 用户输入和while循环

大多数程序都旨在解决最终用户的问题，为此通常需要从用户那里获取一些信息。例如，假设有人要判断自己是否到了投票的年龄，要编写回答这个问题的程序，就需要知道用户的年龄，以判断用户是否到了投票的年龄，这样才能给出答案。因此，这种程序需要让用户输入其年龄，再将其与投票年龄进行比较，以判断用户是否到了投票的年龄，再给出结果。

在本章中，将学习如何接受用户输入，让程序能够对其进行处理。在程序需要一个名字时，你需要提示用户输入该名字；程序需要一个名单时，你需要提示用户输入一系列名字。为此，需要使用函数 input() 。

学习如何让程序不断地运行，让用户能够根据需要输入信息，并在过程中使用这些信息。为此，需要使用 while 循环让程序不断地运行，直到指定地条件不满足为止。

通过获取用户输入并学会控制程序地运行时间，可编写出交互式程序。

7.1 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将其存储在一个变量中，以方便使用。

# parrot.py
message = input('新技能，鹦鹉学舌：')
print(message)

函数 input() 接受一个参数：即要向用户显示的提示或说明，让用户知道该如何做。在这个示例中，python运行第1行代码时，用户将看到提示 “ 新技能，鹦鹉学舌: ” 程序等待用户输入，并在用户按回车键后继续运行。输入存储变量 message 中，接下来的 print(message) 将输入呈现给用户

7.1.1 编写清晰的程序

当使用函数 input() 时，都应指定清晰而易于明白的提示，准确地指出你希望用户提供什么样地信息——指出用户输入任何信息的提示都行。

name = input('请输入你的姓名：')
print(f'\n你好呀，{name}，欢迎来到python的编程世界，让我们一起探索吧！！！')

有时候，提示可能超过一行，例如，可能需要指出获取特定输入的原因。在这种情况下，可将提示存储在一个变量中，再将该变量传递给函数 input() 。这样，即便提示超过一行， input() 语句也非常清晰。

prompt = '提供姓名的话，后面我们可以更精准的提供个性化服务'
prompt += '\n你的名字是啥？'
name = input(prompt)
print(f'\n你好呀，{name}，后面我们会根据你的喜好来推送广告！！！')

7.1.2 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('你今年多大了？')
print(age)

# rollercoaster.py
height = input('你的身高是多少厘米？')
height = int(height)
if height >= 150:
    print('\n你的身高符合过山车的要求！')
else:
    print('\n身高不够，过两年再来玩')

在这个程序中，为何可以将 height 同 150 进行比较？因为在比较前， height = int(height) 将输入转换成了数值表示。如果输入的数字大于或等于 150，我们就告诉用户满足身高条件。

将数值输入用于计算和比较前，务必将其转换为数值表示

7.1.3 求模运算符

处理数值信息时，求模运算符（ % ）是一个很有用的工具，它将两个数相除并返回余数。

>>>4 % 3
>>>5 % 3
>>>6 % 3
>>>7 % 3
1

求模运算不会指出一个数是另一个数的多少倍，而只指出余数是多少。

如果一个数可被另一个数整除，余数就为 0，因此求模运算符将返回 0。

# even_or_odd.py
number = input('请输入一个数，我来告诉你它是奇数还是偶数：')
number = int(number)
if number % 2 == 0:
    print(f'\n{number}是偶数')
else:
    print(f'\n{number}是奇数')

偶数都能被 2 整除，因此对一个数（number）和 2 执行求模运算的结果为零，即 number % 2 == 0 ，那么这个数就是偶数；否则就是奇数。

7.2 while 循环介绍

for 循环用于针对集合中的每个元素的一个代码块，而 while 循环不断地运行，直到指定地条件不满足为止。

7.2.1 使用 while 循环

# counting.py




    

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

在第一行，将 current_number 设置为 1，从而指定从 1 开始数。接下来的 while 循环被设置成这样：只要 current_number 小于或等于 5，就接着运行这个循环。循环中的代码打印 current_number 的值，再使用代码 current_number +=1 （代码 current_number = current_number + 1 的简写）将其值加 1。

只要满足条件 current_number <= 5 ，python就接着运行这个循环。由于 1 小于 5，因此python打印 1，并将 current_number 加 1，使其为 2；由于 2 小于 5，因此python打印 2，并将 current_number 加 1，使其为 3，以此类推。一旦 current_number 大于 5，循环将停止，整个程序也将到此结束。

7.2.2 让用户选择何时退出

可使用 while 循环让程序再用户愿意时不断运行，如程序 parrot.py 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，程序就接着运行：

# parrot.py
prompt = '\n新技能，鹦鹉学舌。'  # ❶
prompt += '\n输入“退出”，结束程序。\n请输入内容：'
message = ''  # ❷
while message != '退出':  # ❸
    message = input(prompt)
    print('\n', message)

在 ❶ 处，我们定义了一条提示消息，告诉用户有两个选择：要么输入一条消息，要么输入“ 退出 ”离开程序。接下来，创建一个变量——message（见 ❷），用于存储用户输入的值。将变量 message 的初始值设置为空字符串 '' ，让python首次执行 while 代码行时有可供检查的东西。python首次执行 while 语句时，需要将message 的值与 ‘ 退出 ’ 进行比较，但此时用户还没有输入。如果没有可供比较的东西，python将无法继续运行程序。为解决这个问题，我们必须给变量 message 指定一个初始值。虽然这个初始值只是一个空字符串，但符合要求，让python能够执行 while 循环所需的比较。只要 message 的值不是‘ 退出 ’，这个循环（见 ❸）就会不断运行。

首次遇到这个循环，message 是一个空字符串，因此python进入这个循环。执行到代码行 message = input(prompt) 时，python显示提示消息，并等待用户输入。不管用户输入什么，都将存储到变量 message 中并打印出来；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‘ 退出 ’，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‘ 退出 ’后，python停止执行while循环，而整个程序也到此结束。

这个程序美中不足的是，它将单词' 退出 '也作为一条消息打印出来。为修复这种问题，只需要使用一个简单的 if 测试。

prompt = '\n新技能，鹦鹉学舌。'
prompt += '\n输入“退出”，结束程序。\n请输入内容：'
message = ''
while message != '退出':
    message = input(prompt)
    if message != '退出':
        print('\n', message)

7.2.3 使用标志

在上面的示例中，我们让程序在满足指定条件时就执行特定的任务。但在更复杂的程序中，很多不同的事件都会导致程序停止运行。

例如，在游戏中，多种事件都可能导致游戏结束，如玩家一艘飞船都没有了或要保护的城市都被摧毁了。导致程序结束的事件有很多时，如果在一条 while 语句中检查所有这些条件，将既复杂又困难。

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活动状态。这个变量被称为标志，充当了程序的交通信号灯。可以让程序在标志位 True 时，继续运行，并在任何事件导致标志的值位 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 ，并将所有测试（是否发生了应将标志设置为 False 的事件）都放在其他地方，从而让程序变得更为简洁。

下面在 parrot.py 中添加一个标志。标志命名为 active （可给它指定任何名称），它将用于判断程序是否应继续运行：

# parrot.py
prompt = '\n新技能，鹦鹉学舌。'
prompt += '\n输入“退出”，结束程序。\n请输入内容：'
active = True  # ❶
while active:  # ❷
    message = input(prompt)
    if message == '退出':  # ❸
        active = False
    else:  # ❹
        print('\n', message)

我们将变量 active 设置成了 True （见 ❶），让程序最初处于活动状态。这样做简化了 while 语句，因为不需要在其中做任何比较——相关的逻辑由程序的其他部分处理。只要变量 active 为 True ，循环就将继续运行（见 ❷）。

在 while 循环中，我们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 ‘ 退出 ’（见 ❸），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 ‘ 退出 ’（见 ❹），我们将输入作为一条消息打印出来。

这个程序的输出与前一个示例相同。在上一个示例中，我们将条件测试直接放在了 while 语句中，而在这个程序中，我们使用了一个标志来指出程序是否处于活动的状态，这样如果要添加测试（如 elif 语句）以检查是否发生了其他导致 active 变为 False 的事件，会变的比较容易。在复杂的程序中，如很多事件都会导致程序停止运行的游戏中，标志很有用：在其中的任何一个事件导致活动标志变成 False 时，主游戏循环将退出，此时可显示一条游戏结束消息，并让用户选择是否要重新玩。

# while True怎么理解
# while 是循环结构，当 while 后的条件为 True 时，进行 loop；
# False 时则终止循环；
# True 是 boolean 类型的真值，while True 即意思是要一直进行 loop（死循环）。
# 通常 While True 循环中会加入 break 条件判断用以在循环内部的某个条件达成时终止循环

7.2.4 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，可使用它来控制哪些代码将执行，哪些代码不执行，从而让程序按你的要求执行你要执行的代码。

例如，来看一个让用户指出他到过哪些地方的程序。在这个程序中，我们可以在用户输入‘ 退出 ’后使用 break 语句立即退出 while 循环：

# cities.py
prompt = '\n输入你去过的哪些城市：'
prompt += '\n输入“退出”，结束程序。\n请输入内容：'
while True:  # ❶
    city = input(prompt)
    if city == '退出':
        break
    else:
        print(f'我是真的很喜欢 [{city}] 这座城市。')

以 while True 打头的循环（见 ❶）将不断运行，直到遇到 break 语句。这个程序中的循环不断输入用户到过的城市名字，直到他输入‘ 退出 ’为止。用户输入‘ 退出 ’后，将执行 break 语句，导致python退出循环。

注意：在任何python循环中都可使用 break 语句。例如，可使用 break 语句来退出遍历列表或字典的 for 循环。

7.2.5 在循环中使用 continue

要返回到循环开头，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，从1数到10，但只打印其中的奇数循环

# counting.py
current_number = 0
while current_number < 10:
    current_number += 1  # ❶
    if current_number % 2 == 0:
        continue
    print(current_number)

首先将 current_number 设置成0，由于它小于10，python进入 while 循环。进入循环后，我们以步长 1 的方式往上数（❶），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，并返回到循环的开头。如果当前的数字不能被 2 整除，就执行循环中余下的代码，python将这个数字打印出来。

7.2.6 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。

# counting.py
x = 1
while x <= 5:
    print(x)
    #x += 1 ❶

但如果遗漏了代码 x+=1 （见 ❶），这个循环将没完没了地运行。在这里， x 的初始值为 1，但根本不会变，因此条件测试 x<=5 始终为 True ，导致 while 循环一直打印1。

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。

要避免编写无限循环，务必对每个 while 循环进行测试，确保它按预期那样结束。如果你希望程序在用户输入特定值时结束，可运行程序并输入这样的值；如果在这种情况下程序没有结束，请检查程序处理这个值的方式，确认程序至少有一个这样的地方能让循环条件为 False 或 break 语句得以执行。

7.3 使用 while 循环来处理列表和字典

到目前为止，我们每次都只处理了一项用户信息：获取用户的输入，再将输入打印出来或作出应答；循环再次运行时，我们获悉另一个输入值并作出响应。然而，要记录大量的用户和信息，需要在 while 循环中使用列表和字典。

for 循环是一种遍历列表的有效方式。但在 for 循环中不应修改列表，否则将导致python难以跟踪其中的要素。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。

7.3.1 在列表之间移动元素

假设有一个列表，其中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？一种方法是使用一个 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，再将其加入到另一个已验证用户列表中。

# confirmed_users.py
# 首先，创建一个待验证用户列表
# 创建一个用于存储已验证用户的空列表
# 认证每个用户，直到没有未认证的用户为止
# 将每个经过验证的列表都移到已验证用户列表中
# 显示所有已验证的用户
unconfirmed_users = ['张楚岚', '冯宝宝', '王也']  # ❶
confirmed_users = []
while unconfirmed_users:  # ❷
    current_user = unconfirmed_users.pop()  # ❸
    print(f'认证用户：{current_user}') 
    confirmed_users.append(current_user)  # ❹
print('\n已经认证过的用户有：')
for confirmed_user in confirmed_users:
    print(confirmed_user)

我们首先创建了一个未验证用户的列表（见 ❶），其中包含用户 ‘张楚岚、冯宝宝 和 王也’，还创建了一个空列表，用于存储已验证的用户。❷ 处的 while 循环将不断运行，直到列表 unconfirmed_users 变成空的。在这个循环中，❸ 处的函数 pop() 以每次一个的方式从列表 unconfirmed_users 末尾删除未验证的用户。由于 ‘王也’ 位于列表 unconfirmed_users 末尾，因此其名字将首先被删除、存储到变量 current_user 中并加入到列表 confirmed_users 中（见 ❹）。接下来是冯宝宝，然后是张楚岚。

为模拟用户验证过程，我们打印一条验证消息并将用户加入到已验证用户列表中。未验证用户列表越来越短，而已验证用户列表越来越长。 未验证用户列表为空后结束循环，再打印已验证用户列表。

7.3.2 删除包含特定值的所有列表元素

在第3章中，我们使用函数 remove() 来删除列表中的特定值，这之所以可行，是因为要删除的值在列表中只出现了一次。如果要删除列表中所有包含特定值的元素，该如何操作？

假设有一个宠物列表，其中包含多个值为 “猫” 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 “猫”，如下所示：

pets = ['狗', '猫', '狗', '金鱼', '猫', '兔子', '猫']
print(pets)
while '猫' in pets:
    pets.remove('猫')
print(pets)

我们首先创建了一个列表，其中包含多个值为‘猫’的元素。打印这个列表后，python进入 while 循环，因为它发现‘猫’在列表中至少出现了一次。进入这个循环后，python删除第一个‘猫’并返回到 while 代码行，然后发现‘猫’还包含在列表中，因此再次进入循环。它不断删除‘猫’，直到这个值不再包含在列表中，然后退出循环并再次打印列表。

7.3.3 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数量的信息。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。

# mountain_poll.py
# 设置一个标志，指出调查是否继续
# 提示输入被调查者的名字和回答
# 将答卷存储在字典中
# 看看是否还有人要参与调查
# 调查结束，显示结果
responses = {}
polling_active = True
while polling_active:
    name = input('\n请输入姓名：')  # ❶
    response = input('你最想爬哪座山？')
    responses[name] = response  # ❷