Python--用户输入和while循环

目录

• Python--用户输入和while循环
  • 一、函数input()的工作原理
    • 1. 编写清晰的程序
    • 2. 使用int()来获取数值输入
    • 3. 求模运算符
  • 二、while循环简介
    • 1. 使用while循环
    • 2. 让用户选择何时退出
    • 3. 使用标志
    • 4. 使用break退出循环
    • 5. 在循环中使用continue
    • 6. 避免无限循环
  • 三、使用while循环处理列表和字典
    • 1. 在列表之间移动元素
    • 2. 删除为特定值的所有列表元素
    • 3. 使用用户输入来填充字典

大多数程序只在就解决最终用户的问题，为此通常需要从用户那里获取一些新信息。例如，假设有人要判断自己是否到了投票年龄。要编写回答这个问题的程序，就需要知道用户的年龄，才能给出答案。因此，这种程序需要让用户输入年龄，再将其与投票年龄进行比较，以判断用户是否到了投票年龄，从而给出结果。
接下来，你将学习如何接受用户输入，以便程序进行比较。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，你将使用函数input()。
你还讲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。
通过获取用户输入并学会控制程序的运行时间，你就能编写出交互式程序。

一、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：

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。在本例中，Python运行第一行代码时，用户将看到提示Tell me something, and I will repeat it back to you: 。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)将输入程序给用户。

注意：
Sublime Text等众多编辑器不能运行提示用户输入的程序。你可以使用Sublime Text来编写提示用户输入的程序，但必须从终端运行它们。

1. 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：

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。

本例演示了一种创建多行字符串的方式。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。

最终的提示占据两行，且问好后面有一个空格，这也是为了使其更加清晰：

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。请看下面让用户输入年龄的解释器会话：

用户输入的是数21，但我们请求Python提供变量age的值时，它返回的是'21'——用户输入数值字符串表示。我们怎么知道Python将输入解读成了字符串呢？因为这个数用引号括起了。如果只想打印输入，这一点问题都没有；但如果试图将输入作为数来使用，就会引发错误：

试图将输入用于数值比较时，Python会引发错误，因为它无法将字符串和整数进行比较：不能将赋给age的字符串'28'与数值18进行比较。
未解决这个问题，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：

在本例中，用户根据提示输入28后，Python将这个数解读为字符串，但随后int()将这个字符串转换为数值表示。这样Python就能运行条件测试了：将变量age（它现在表示的是数值28）同18进行比较，看它是否大于或等于18。测试结果为True。

如何在实际程序中使用函数int()呢？请看下面的程序，它判断一个人是否满足坐过山车的身高要求：

在此程序中，为何可以将height同48进行比较呢？因为在比较前，height = int(height)将输入转换成了数值表示。如果输入的数大于或等于48，就指出用户满足身高要求：

将数值输入用于计算和比较前，务必将其转换为数值表示。

3. 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：

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：

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

二、while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。

1. 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：

在第一行，将1赋给变量current_number，从而指定从1开始数。将接下来的while循环设置成：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。因为1小于5，所以Python打印1并将current_number加1，使其为2,；因为2小于5，所以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，循环就将停止，整个程序也将结束。

你每天使用的程序很可能就包含while循环。例如，游戏使用while循环，确保在玩家想玩时不断运行，并在玩家想退出时停止运行。如果程序在用户没有让它停止时停止运行，或者在用户要退出时还继续运行，那就太没有意思了。因此，while循环很有用。

2. 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算运行，如下面的程序所示，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：

首先定义了一条提示信息，告诉用户有两个选择：要么输入一条消息，要么输入退出值（这里为'quit'）。接下来，创建变量message，用于记录用户输入的值。我们将变量message的初始值设置为空字符串""，让Python首次执行while代码行时由可供检查的东西。Python首次执行while语句时，需要将message的值与'quit'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，必须给变量message指定初始值。虽然这个初始值只是一个空字符串，但符合要求，能够让Python直行while循环所需的比较。只要message的值不是'quit'，这个循环就会不断运行。
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。不管用户输入时什么，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，只需要一个简单的if测试：

现在，程序在显示消息前将做简单的检查，仅在消息不是退出值时才打印它：

3. 使用标志

在前一个示例中，我们让程序在满足指定条件时指定特定的任务。但在更复杂的程序中，很多不同的时间会导致程序停止运行，在这种情况下，该怎么办呢？
例如，有多种事件可能导致游戏结束，如玩家失去所有飞船、时间已用完，或者要保护的城市被全部摧毁。导致程序结束的时间有很多时，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。可以让程序在标志位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。
下面在前一节的程序中添加一个标志。将其命名为active（你可给它指定任何名称），用于判断程序是否应继续运行：

将变量active设置为True，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。
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。
这个程序的输出与前一个示例相同。前一个示例将条件测试直接放在了while语句中。而这个程序则使用一个标志来指出程序是否处于活动状态。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，就会很容易。在复杂的程序（如很多事件会导致程序停止运行的游戏）中，标志很有用：在任意一个事件导致活动标志变为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。

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。
例如，来看一个让用户指出他到过哪些地方到的程序。在这个程序中，可在用户输入'quit'后使用break语句立即退出while循环：

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：

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。

5. 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但只打印其中循环的循环：

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：

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。例如，下面的循环从1数到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：

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循环没完没了地打印1。
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。
要避免编写无限循环，务必对每个while循环进行测试，确保其按预期那样结束。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果，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，或者让break语句得以执行。
注意：Sublime Text等一些编辑器内嵌了输出窗口，这可能导致难以结束无限循环，不得不通过关闭编辑器来结束。在这种情况下，可在输出窗口中单击鼠标，再按Ctrl + C，这样应该能够结束无限循环。

三、使用while循环处理列表和字典

到目前为止，我们每次都只处理了一项童虎信息：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，获悉另一个输入值并做出响应。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。

1. 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：

首先创建一个未验证用户列表。其中包含用户zhangsan、lisi和wangwu，还创建了一个空列表。用于存储已验证的用户。然后while循环将不断运行，直到列表unconfirmed_users变成空的。在此循环中，方法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wangwu位于列表unconfirmed末尾，其名字将首先被删除、赋给变量current_user并加入列表confirmed_users中。接下来是lisi，然后是zhangsan。
为模拟用户验证过程，我们打印一条验证并将用户加入已验证用户列表中。未验证用户列表越来越短，而已验证用户列表越来越长。为验证用户列表为空后结束循环，再打印已验证用户列表：

2. 删除为特定值的所有列表元素

之前，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，知道列表中不再包含值'cat'，如下所示：

首先创建一个列表，其中包含多个值为'cat'的元素。打印这个列表后，Python进入while循环，因为它发现'cat'在列表中至少出现了一次。进入该循环后，Python删除第一个'cat'并返回到while代码行，然后发现第二个'cat'还包含在列表中，因此再次进入循环。它不断删除'cat'，知道这个值不再包含在列表中，然后退出循环并再次打印列表：

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。我们将手机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：

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whilr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reponses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。
如果运行这个程序，并输入一些名字和回答，输出将类似于下面这样：