Python 循环与嵌套循环的探讨
在 Python 编程中，循环是一项非常重要的控制结构，能够帮助我们高效地执行重复任务。通过嵌套循环，我们可以处理更复杂的数据结构，比如二维数组、矩阵等。在本篇文章中，我们将深入探讨 Python 的循环和嵌套循环，并通过实例加以说明。
一、Python 循环的基本用法
在 Python 中，主要有两种循环结构：for 循环和 while 循环。
1.1 for 循环
for 循环用于遍历序列（如列表、元组、字符串等）或其他可迭代对象。它的基本语法如下：
for variable in sequence:
# 执行的代码块
示例
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
for fruit in fruits:
print(fruit)
当运行上述代码时，输出为：
apple
banana
cherry
1.2 while 循环
while 循环在条件为真时执行代码块，语法如下：
while condition:
# 执行的代码块
示例
count = 0
while count < 5:
print(count)
count += 1
输出：
0
1
2
3
4
二、嵌套循环的概念
嵌套循环是指在一个循环内部再放一个循环。我们常用它来处理多维数据，或者说在一个循环体内执行另一个循环保底层逻辑。
2.1 嵌套 for 循环示例
假设我们有一个二维数组（列表的列表），我们想要打印每个元素。下面是一个嵌套 for 循环的示例：
matrix = [
[1, 2, 3],
[4, 5, 6],
[7, 8, 9]
]
for row in matrix:
for element in row:
print(element, end=" ")
print() # 换行
输出结果：
1 2 3
4 5 6
7 8 9
2.2 嵌套 while 循环示例
同样，我们可以使用嵌套 while 循环来完成类似的任务：
matrix = [
[1, 2, 3],
[4, 5, 6],
[7, 8, 9]
]
row = 0
while row < len(matrix):
column = 0
while column < len(matrix[row]):
print(matrix[row][column], end=" ")
column += 1
print() # 换行
row += 1
结果同样为：
1 2 3
4 5 6
7 8 9
三、嵌套循环的实际应用
3.1 生成乘法表
嵌套循环在生成乘法表时非常有用。下面的代码演示了如何生成一个 1 到 9 的乘法表：
# 生成乘法表
for i in range(1, 10):
for j in range(1, 10):
print(f"{i * j:2}", end=" ")
print() # 换行
上述代码输出了一个格式化的乘法表：
1 2 3 4 5 6 7 8 9
2 4 6 8 10 12 14 16 18
3 6 9 12 15 18 21 24 27
4 8 12 16 20 24 28 32 36
5 10 15 20 25 30 35 40 45
6 12 18 24 30 36 42 48 54
7 14 21 28 35 42 49 56 63
8 16 24 32 40 48 56 64 72
9 18 27 36 45 54 63 72 81
3.2 遍历字典的嵌套循环
在复杂的数据结构中，我们经常需要通过嵌套循环来遍历字典中的列表：
data = {
"class_A": [85, 90, 95],
"class_B": [75, 80, 85],
}
for class_name, scores in data.items():
print(f"{class_name}: ", end="")
for score in scores:
print(score, end=" ")
print() # 换行
输出：
class_A: 85 90 95
class_B: 75 80 85
四、状态图示例
为了更好地理解嵌套循环的状态，我们可以用状态图来描述程序的执行流程：
stateDiagram
[*] --> ForLoop1
ForLoop1 --> ForLoop2 : 进入内层循环
ForLoop2 --> ForLoop2 : 遍历元素
ForLoop2 --> ForLoop1 : 内层循环结束
ForLoop1 --> [*] : 外层循环结束
结尾
通过本文的探讨，我们详细了解了 Python 中循环与嵌套循环的用法与应用。嵌套循环虽然在处理复杂数据时非常强大，但也需谨慎使用，以避免造成性能问题。在实际编程中，合理使用循环能够大大提高代码的可读性和可维护性。希望通过这个例子，能够帮助你在日常编程中运用到循环的技巧，从而提升代码的效率与质量。
