2.1.5 流程控制

Python 流程控制执行路径图

本节定位

这一节学习让程序“做判断”和“重复执行”。条件判断和循环是所有自动化脚本、数据处理流程和模型训练代码的骨架，掌握它们后，你的代码就不再只是从上到下执行。

学习目标

掌握 if/elif/else 条件判断
掌握 for 循环和 while 循环
学会使用 break、continue 控制循环
能编写包含嵌套逻辑的程序

什么是流程控制？

到目前为止，你写的代码都是从上到下一行一行执行的。但真实的程序需要做判断、需要重复执行——这就是流程控制。

想象你早上出门的决策过程：

如果 下雨了:
    带伞
否则如果 太阳很大:
    戴帽子
否则:
    直接出门

这就是条件判断。

再想象你背单词：

重复 100 次:
    看一个新单词
    记住它

这就是循环。

条件判断：if / elif / else

基本的 if

failed_tests = 3

if failed_tests > 0:
    print("暂停发布，先检查失败的测试。")

语法规则：

if 后面跟条件表达式
条件后面有一个冒号 :（很多新手会忘记）
条件成立时执行的代码需要缩进 4 个空格

if…else

all_checks_passed = False

if all_checks_passed:
    print("构建可以部署")
    print("编写发布说明")
else:
    print("构建继续保持评审状态")
    print("先修复失败的检查")

if…elif…else

elif 是 “else if” 的缩写，用来检查多个条件：

latency_ms = 185

if latency_ms < 100:
    status = "很快"
elif latency_ms < 200:
    status = "健康"
elif latency_ms < 500:
    status = "偏慢"
else:
    status = "严重"

print(f"API 延迟: {latency_ms} ms，状态: {status}")
# 输出: API 延迟: 185 ms，状态: 健康

Python 从上到下依次检查每个条件，一旦某个条件成立，就执行对应的代码块，然后跳过剩余所有的 elif 和 else。所以条件的顺序很重要！

latency_ms = 95

# 错误的顺序 ❌
if latency_ms < 500:
    print("需要关注")    # 95 < 500 成立，直接执行这个
elif latency_ms < 100:
    print("很快")        # 不会被执行！

# 正确的顺序 ✅：从严到宽
if latency_ms < 100:
    print("很快")        # 95 < 100 成立，执行这个
elif latency_ms < 500:
    print("需要关注")

条件判断的简写

# 三元表达式（一行搞定简单的 if-else）
latency_ms = 185
status = "在预算内" if latency_ms <= 200 else "需要关注"
print(status)  # 在预算内

# 等价于
if latency_ms <= 200:
    status = "在预算内"
else:
    status = "需要关注"

嵌套的 if

条件里面可以再套条件：

has_approval = True
all_tests_passed = False

if has_approval:
    if all_tests_passed:
        print("部署这个构建")
    else:
        print("等待测试套件通过")
else:
    print("先申请发布审批")

不过嵌套太多层会让代码难以阅读，通常不建议超过 3 层。

for 循环

for 循环用来遍历一个序列（列表、字符串、范围等）中的每个元素。

遍历列表

services = ["登录 API", "搜索 API", "Worker", "仪表盘"]

for service in services:
    print(f"检查 {service}")

# 输出:
# 检查 登录 API
# 检查 搜索 API
# 检查 Worker
# 检查 仪表盘

理解方式：for service in services 的意思是”对于 services 中的每一个 service，执行下面的代码”。

遍历字符串

word = "Python"

for char in word:
    print(char, end=" ")

# 输出: P y t h o n

range() 函数

range() 生成一个数字序列，是 for 循环最常用的搭档：

# range(5) 生成 0, 1, 2, 3, 4
for i in range(5):
    print(i, end=" ")
# 输出: 0 1 2 3 4

# range(start, stop) 从 start 到 stop-1
for i in range(1, 6):
    print(i, end=" ")
# 输出: 1 2 3 4 5

# range(start, stop, step) 带步长
for i in range(0, 10, 2):
    print(i, end=" ")
# 输出: 0 2 4 6 8

# 倒数
for i in range(5, 0, -1):
    print(i, end=" ")
# 输出: 5 4 3 2 1

实际案例：统计评审时间

total_minutes = 0
for day in range(1, 6):
    total_minutes += 30
print(f"5 天评审总分钟数: {total_minutes}")  # 150

enumerate()：同时获取索引和值

tasks = ["设计登录表单", "构建 API 接口", "编写冒烟测试"]

# 普通写法
for i in range(len(tasks)):
    print(f"任务 {i+1}: {tasks[i]}")

# 更 Pythonic 的写法：用 enumerate
for i, task in enumerate(tasks):
    print(f"任务 {i+1}: {task}")

# 指定起始编号
for i, task in enumerate(tasks, start=1):
    print(f"任务 {i}: {task}")

while 循环

while 循环在条件成立时持续执行，直到条件不成立为止。

基本用法

count = 0

while count < 5:
    print(f"当前计数: {count}")
    count += 1   # 别忘了更新条件！

print("循环结束")

# 输出:
# 当前计数: 0
# 当前计数: 1
# 当前计数: 2
# 当前计数: 3
# 当前计数: 4
# 循环结束

如果忘了更新条件变量，循环永远不会停止：

# 死循环示例（不要运行！）
count = 0
while count < 5:
    print(count)
    # 忘了 count += 1，count 永远是 0，循环永不结束

如果不小心陷入死循环，按 Ctrl+C 强制终止程序。

while 的典型场景

while 适合不确定循环次数的情况：

# 场景：等待后台任务完成
job_status = "queued"
poll_count = 0

while job_status != "finished":
    poll_count += 1
    print(f"第 {poll_count} 次轮询: {job_status}")

    if poll_count == 1:
        job_status = "running"
    elif poll_count == 2:
        job_status = "finished"

print(f"任务在 {poll_count} 次轮询后完成")

for vs while 怎么选？

场景	推荐	原因
遍历列表/字符串	`for`	天然适合
循环固定次数	`for + range()`	简洁明确
不确定循环次数	`while`	灵活控制
等待某个条件成立	`while`	自然直觉

经验法则：能用 for 就用 for，它更安全（不会死循环）。

break 和 continue

break：立即终止循环

# 找到第一个慢请求就停下
latencies_ms = [120, 145, 310, 180, 260]

for latency_ms in latencies_ms:
    if latency_ms > 250:
        print(f"第一个慢请求: {latency_ms} ms")
        break
    print(f"{latency_ms} ms 仍在范围内，继续检查...")

# 输出:
# 120 ms 仍在范围内，继续检查...
# 145 ms 仍在范围内，继续检查...
# 第一个慢请求: 310 ms

continue：跳过本次循环，继续下一次

# 只打印慢请求，跳过健康请求
latencies_ms = [95, 210, 180, 260, 130]

for latency_ms in latencies_ms:
    if latency_ms <= 200:
        continue   # 跳过健康请求
    print(latency_ms, end=" ")

# 输出: 210 260

break 和 continue 的区别

# break：直接离开循环
for i in range(10):
    if i == 5:
        break       # 循环到 5 就整个停了
    print(i, end=" ")
# 输出: 0 1 2 3 4

# continue：跳过当前，继续下一个
for i in range(10):
    if i == 5:
        continue    # 跳过 5，继续 6, 7, 8, 9
    print(i, end=" ")
# 输出: 0 1 2 3 4 6 7 8 9

循环中的 else

Python 的循环有一个独特的 else 子句——当循环正常结束（不是被 break 终止）时执行：

# 检查是否缺少必要评审
completed_checks = ["unit-test", "lint", "api-test"]
required_check = "security-review"

for check in completed_checks:
    if check == required_check:
        print(f"{required_check} 已完成")
        break
else:
    # 循环没有被 break 终止，说明没有找到必要检查
    print(f"{required_check} 缺失")

# 输出: security-review 缺失

嵌套循环

循环里面可以再套循环：

# 打印模块/检查矩阵
modules = ["API", "UI", "DB"]
checks = ["lint", "test"]

for module in modules:
    for check in checks:
        print(f"{module}:{check}", end="\t")
    print()   # 每个模块结束后换行

输出：

API:lint  API:test
UI:lint  UI:test
DB:lint  DB:test

综合案例

案例 1：模拟 AI 模型训练过程

import random

print("=== 开始训练模型 ===")
print(f"{'Epoch':<10}{'Loss':<15}{'Accuracy':<15}{'Status'}")
print("-" * 50)

loss = 2.5
accuracy = 0.10

for epoch in range(1, 21):
    # 模拟训练：损失逐渐下降，准确率逐渐上升
    loss *= random.uniform(0.85, 0.95)
    accuracy = min(accuracy + random.uniform(0.03, 0.06), 1.0)

    # 判断训练状态
    if accuracy >= 0.95:
        status = "✅ 达标"
    elif accuracy >= 0.80:
        status = "📈 良好"
    else:
        status = "🔄 训练中"

    print(f"{epoch:<10}{loss:<15.4f}{accuracy:<15.2%}{status}")

    # 如果准确率达到 98%，提前停止
    if accuracy >= 0.98:
        print(f"\n提前停止！在第 {epoch} 轮达到目标准确率")
        break
else:
    print(f"\n训练完成！最终准确率: {accuracy:.2%}")

案例 2：密码强度检查器

password = input("请输入密码: ")

has_upper = False    # 是否有大写字母
has_lower = False    # 是否有小写字母
has_digit = False    # 是否有数字
has_special = False  # 是否有特殊字符

for char in password:
    if char.isupper():
        has_upper = True
    elif char.islower():
        has_lower = True
    elif char.isdigit():
        has_digit = True
    else:
        has_special = True

# 计算强度分数
score = 0
if len(password) >= 8:
    score += 1
if has_upper:
    score += 1
if has_lower:
    score += 1
if has_digit:
    score += 1
if has_special:
    score += 1

# 输出结果
print(f"\n密码强度: {'★' * score}{'☆' * (5 - score)} ({score}/5)")

if score <= 2:
    print("弱密码！建议加强")
elif score <= 4:
    print("中等强度")
else:
    print("强密码！")

动手练习

练习 1：发布检查标签

用一个小的发布检查标签器练习分支顺序：

打印 1 到 50 的样本编号，但是：

如果数字能被 15 整除，打印 “FullCheck”
如果数字能被 3 整除，打印 “Lint”
如果数字能被 5 整除，打印 “Test”
其他情况打印数字本身

for i in range(1, 51):
    if i % 15 == 0:
        print("FullCheck")
    elif i % 3 == 0:
        print("Lint")
    elif i % 5 == 0:
        print("Test")
    else:
        print(i)

提示：先判断能否被 15 整除，再判断 3 和 5。

练习 2：延迟告警循环（限制样本数）

最多检查 7 个延迟样本，一旦超过阈值就停止。

latencies_ms = [120, 180, 260, 140, 310, 190, 170]
threshold_ms = 250
max_samples = 7

for sample_no, latency_ms in enumerate(latencies_ms[:max_samples], start=1):
    print(f"样本 {sample_no}: {latency_ms} ms")

    if latency_ms <= threshold_ms:
        print("健康")
        continue

    print("告警：延迟超过阈值")
    break
else:
    print("已检查的样本都在阈值内。")

练习 3：打印部署进度条

用循环打印以下进度形状：

#
##
###
####
#####

然后试着打印倒计时进度条：

#####
####
###
##
#

练习 4：找出失败检查

打印所有状态不是 "passed" 的检查名称。

checks = [
    ("lint", "passed"),
    ("unit-test", "failed"),
    ("api-test", "passed"),
    ("security-review", "failed"),
]

for check_name, status in checks:
    if status == "passed":
        continue
    print(f"{check_name}: {status}")

参考实现与讲解

发布检查标签要先判断能否被 15 整除，否则 15 可能会提前输出成 Lint 或 Test。
延迟列表先用固定数据测试：健康路径、告警路径，以及把慢请求移走后的全部通过路径。
进度条可以用 for n in range(1, 6): print("#" * n) 打印，倒计时则用反向 range。
失败检查筛选应对 "passed" 使用 continue，只打印 failed 或其他非通过状态。
注意边界错误：range(1, 51) 包含 50，range(1, 50) 不包含 50。

留下的证据

学完这一页，至少保留这张证据卡：

概念: 变量、类型、运算符、输入/输出、分支、循环、结构、函数或模块
代码: 用于说明该概念的最小可运行 Python 代码片段
输出: 打印值、类型、分支结果、循环 trace，或返回值
失败检查: 类型不匹配、缩进错误、越界、可变数据或导入路径问题
期望产出: 代码和打印结果，证明概念可行

小结

语法	用途	关键点
`if/elif/else`	条件判断	条件从上到下检查，冒号和缩进不能忘
`for...in`	遍历序列	配合 `range()`、列表、字符串使用
`while`	条件循环	注意更新条件，避免死循环
`break`	终止循环	立即跳出整个循环
`continue`	跳过本次	跳过当前迭代，继续下一次
`range()`	生成数字序列	`range(start, stop, step)`