Python零基础快速入门趣味教程007-条件循环

发表于 | 分类于

条件循环能够让程序在条件成立时（即为真时）重复执行循环体中的语句。如果条件一直成立（即永远不会为假），则循环会一直进行下去，不会停止。如果初始时，条件不成立，则循环 1 次也不会执行。Python 中条件循环使用 while 关键字来实现。

看下面这段示例代码，

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
import turtle

turtle.shape("turtle")
turtle.speed(0)
def forward(max_distance):
    distance = 0
    step = 1
    while distance < max_distance:
        turtle.forward(step)
        distance += step
forward(100)
turtle.exitonclick()

函数 forward 实现的功能和原版的 turtle.forward 是一样的，但这里我们是借助条件循环来实现的。

第 5 行 turtle.speed(0) 设置海龟爬行的速度。速度的取值为 [0, 10]。当取值在 [1, 10] 之间时，数值越大，绘图的速度就越快。当取值为 0 时，海龟将以最快的速度绘图。这里，我们让海龟以最快的速度爬行。因为，在我们自定义的 forward 函数中（第 8-13 行），我们要让海龟移动很多步，但每次只移动 1 个很小的距离，为了尽快看到最终绘图的效果，我们得让海龟爬得快一些。

第 8 行 def forward(max_distance): 声明 forward 函数，它有 1 个参数 max_distance。这个函数要实现的功能是，让海龟一直爬行，直到海龟总的爬行距离达到（或超过） max_distance 时才停止爬行。

第 9 行 distance = 0 变量 distance 用于记录当前海龟已经累计爬行了多远的距离。初始时，海龟还没有开始爬行，因此 distance 的初始值为 0。

第 10 行 step = 1 设置海龟爬行的步长，即每 1 步要爬多远的距离。

第 11-13 行是用 while 语句实现的条件循环，其中第 11 行， while distance < max_distance: 指明了循环条件为 distance < max_distance 即，当海龟累计爬行距离 (distance) 小于规定的最大爬行距离 (max_distance) 时，执行循环体中的语句（第 12, 13 行）。

第 12, 13 行是循环体，其中第 12 行 turtle.forward(step) 让海龟以指定步长 step 前进一小段距离。第 13 行 distance += step 这是一种简写的形式，它等价于 distance = distance + step ，即将海龟刚才（第 12 行）爬行的那一小段距离累加到 distance 变量中。类似 for 循环，while 循环的循环体（第 12, 13 行）也要比 while 语句所在的行（第 11 行），向右缩进一些，通常我们用连续的 4 个空格来表示一级的缩进。

不过，现在的 forward 跟原版的 turtle.forward 效果是一样的，没啥意思，瓦力博士把代码改进一下，让它变得好玩一些。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

import turtle


turtle.shape("turtle")
turtle.speed(0)


def forward(max_distance, max_radius):
    distance = 0
    step = 1
    while distance < max_distance:
        if turtle.distance(0,0) >= max_radius:
            angle = turtle.towards(0,0)
            turtle.setheading(angle)
        turtle.forward(step)
        distance += step


forward(550, 100)


turtle.exitonclick()

再次运行程序，你会看到海龟在一条直线上折返爬行。

第 8 行 def forward(max_distance, max_radius): 我们为 forward 函数引入了一个新的参数 max_radius。后面，我们要实现的功能是当海龟离开原点的距离达到（或超过） max_radius 时，就调头往回爬，即往复爬行。

实现往复爬行对应的代码在第 12-14 行。

第 12 行 if turtle.distance(0,0) >= max_radius: ，其中 turtle.distance(0,0) 返回的是海龟与原点 (0, 0) 的距离。因此，当海龟与原点的距离达到或超过 max_radius 时，if 条件成立，程序将执行相应的语句（第 13, 14 行）。

第 13 行 angle = turtle.towards(0,0) ，其中 turtle.towards(0,0) 返回的是海龟朝向原点 (0, 0) 的角度。计算角度时，水平向右为 0 度，逆时针方向为角度增大的方向。

第 14 行 turtle.setheading(angle) 直接设定海龟的朝向，由于前面（第 13 行），将 angle 的值设置为海龟朝向原点的角度，所以这里经过 setheading 设置之后，海龟将朝向原点的方向。因此，后面再调用 turtle.forward （第 15 行），海龟就会往原点的方向移动，即往回爬行。

现在，海龟能够在一条直线上往复爬行，虽然比之前改进了一些，但还是显得比较单调。接下来，瓦力博士再进一步改进代码，让它变得更生动一些。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

import turtle
import random


turtle.shape("turtle")
turtle.speed(0)


def forward(max_distance, max_radius):
    distance = 0
    step = 1
    while distance < max_distance:
        if turtle.distance(0,0) >= max_radius:
            angle = turtle.towards(0,0) + random.randint(-45, 45)
            turtle.setheading(angle)
        turtle.forward(step)
        distance += step


forward(10000, 100)


turtle.exitonclick()

运行上面的代码，你会看到海龟随机地往返爬行。刚开始，你看不出什么规律，但等它爬行一段时间之后，你会发现海龟实际上是被限制在一个圆圈当中运动。

第 2 行 import random 导入 random 模块，用于生成随机数。

第 14 行 angle = turtle.towards(0,0) + random.randint(-45, 45) 其中的 random.randint(-45, 45) 用于产生 [-45, 45] 之间的随机整数，将这个随机整数加到朝向原点的角度上，这样海龟就不再精确地朝向原点，而是有一个随机波动的角度。因此，海龟就不再精确地按原路返回，从而摆脱直线的束缚。

但是，原来的 2 个约束依然存在：

海龟离开原点的距离不能超过 max_radius（第 13 行），所以它被限制在一个圆圈中运动
海龟总的运动距离不能超过 max_distance （第 12 行），所以它最终会停止运动