【Python循环与字典：高效解决数据处理难题】

循环和数据分析------高效解决问题

学习目标

1. 循环语句和案例
2. 高级数据结构字典
3. 用户管理系统案例
4. 数据分析助手案例

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循环语句

循环用于重复地执行代码块，Python 主要有 for 循环、while 循环两种。

for 循环更易用、出错少；while 循环灵活性更高。

一、for 循环

基础格式

for 变量 in 集合:
    代码块

• 集合：列表、元组、字典等可迭代对象；
• 常配合 range() 函数生成数字序列遍历。

range() 函数

语法：range(start, stop[, step])

• start：起始值，默认 0；
• stop：终止边界（循环到 stop-1 停止，不可省略）；
• step：步长，默认 1。

range 示例代码

# 0~9
for i in range(10):
    print(i, "", end="")
print("\n")

# 5~9
for i in range(5,10):
    print(i, "", end="")
print("\n")

# 1~10
for i in range(1,11):
    print(i, "", end="")
print("\n")

# 输出1~10
for i in range(10):
    print(i+1, "", end="")
print("\n")

# 倒序10~1 两种写法
for i in range(10,0,-1):
    print(i, "", end="")
print("\n")

for i in range(10):
    print(10-i, "", end="")

循环搭配 else 语句

规则：

1. for 遍历完全部元素 / while 条件为假正常结束 → 执行 else；
2. 循环被 break 提前终止 → 不执行 else。

质数判断示例

for n in range(2,10):
    for x in range(2,n):
        if n % x == 0:
            print(n,'等于',x,'*',n//x)
            break
    else:
        # 内层循环未触发break，说明是质数
        print(n,'是质数')

输出：

2 是质数
3 是质数
4 等于 2 * 2
5 是质数
6 等于 2 * 3
7 是质数
8 等于 2 * 4
9 等于 3 * 3

for 循环实战案例

案例1：遍历列表筛选偶数

numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
even_numbers = []
for num in numbers:
    if num % 2 == 0:
        even_numbers.append(num)
print("偶数列表:", even_numbers)

案例2：输出100以内偶数，每5个换行

count = 0
for i in range(101):
    if i % 2 == 0:
        count += 1
        if count % 5 == 0:
            print(i)
        else:
            print(i, end=' ')

案例3：学生姓名列表操作

需求：

A. 遍历打印所有学生姓名

B. for 循环查找指定学生是否存在

二、while 循环

基础格式

while 条件表达式:
    语句序列

逻辑：条件为真则执行循环体，条件为假退出循环。

while 求和示例（1~100累加）

i = 1
sum = 0
while i <= 100:
    sum += i
    i = i + 1
print("sum=", sum) # 输出 5050

while 实战：猜数字游戏

需求：

• 随机数范围 [0,100]；
• 用户共3次猜测机会；
• 每次提示猜大/猜小，更新区间 [min,max]；
• 猜对直接胜利，3次用完电脑胜利。

# 猜数字游戏
# 1. 电脑随机一个数
num = random.randint(0, 100)
# 2. 写个循环
i = 0
min=0
max=100
while i < 3:
    #用户猜数字
    n=int(input("请用户猜一个0-100的数："))
    # 3. 比较数字，做相应的处理
    if num==n:
        print("恭喜你猜对了!")
        break
    elif n>num:
        max=n-1
        print(f"猜大了，数字范围在[{min},{max}]之间")
    else:#猜小了
        min=n+1
        print(f"猜大了，数字范围在[{min},{max}]之间")
    i+=1
if i==3:
    print(f"电脑赢了！电脑出的数字是{num}")

三、嵌套循环

循环内部再写循环，经典案例：九九乘法表

for i in range(1,10):
    for j in range(1,i+1):
        d = i * j
        print('%d*%d=%-2d'%(i,j,d),end=' ')
    print() # 换行

输出片段：

1*1=1  
2*1=2 2*2=4  
3*1=3 3*2=6 3*3=9  
...

四、跳转语句 break / continue

break 语句

终止整个循环 ，跳出循环体，执行循环后代码。

示例1：遍历字符串遇到b停止

for letter in 'Runoob':
    if letter == 'b':
        break
    print('当前字母为：', letter)

示例2：while循环到5退出

var = 10
while var > 0:
    print('当前变量值为：', var)
    var = var - 1
    if var == 5:
        break
print("Good bye!")

continue 语句

仅跳过本次循环剩余代码 ，直接进入下一轮条件判断，不终止整体循环。

示例1：跳过字母o不打印

for letter in 'Runoob':
    if letter == 'o':
        continue
    print('当前字母：', letter)

示例2：变量等于5时跳过输出

var = 10
while var > 0:
    var = var - 1
    if var == 5:
        continue
    print('当前变量值：', var)
print ("Good bye!")

break 与 continue 区别

• break：彻底结束整个循环，不再判断条件；
• continue：只跳过当前这一次迭代，继续下一轮循环判断。

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高级数据结构------字典 dict

字典基础定义

1. 无序、可变序列；
2. 格式：{key1:value1, key2:value2}；
3. 键（key）：不可变类型（数字、字符串、元组），唯一不可重复；
4. 值（value）：任意类型，可重复。

d = {key1 : value1, key2 : value2 }
dict1 = { 'abc': 456 }
dict2 = { 'abc': 123, 98.6: 37 }

字典访问

通过 字典[键] 获取对应值：

dict = {'Name':'Runoob','Age':7,'Class':'First'}
print ("dict['Name']:",dict['Name'])
print ("dict['Age']:",dict['Age'])

访问不存在的键会抛出 KeyError 异常。

修改与删除字典

新增/修改键值

dict={'Name':'Runoob','Age':7,'Class':'First'}
dict['Age']=8          # 修改已有键
dict['School']="菜鸟教程" # 新增键值对

删除操作

del dict['Name']  # 删除单个键值
dict.clear()       # 清空字典所有内容
del dict           # 彻底删除字典对象

字典三种遍历方式

示例数据：

student_scores = {
    "Alice": 85,
    "Bob": 92,
    "Charlie":78
}

1. 遍历所有键（两种等价写法）

# 写法1
for name in student_scores.keys():
    print(f"姓名:{name}")
# 写法2（默认遍历键）
for name in student_scores:
    print(f"姓名:{name}")

2. 遍历所有值

for score in student_scores.values():
    print(f"成绩:{score}")

3. 同时遍历键+值（items）

for name, score in student_scores.items():
    print(f"{name}的成绩是{score}")

字典方法总结

方法	作用
.keys()	获取字典所有键
.values()	获取字典所有值
.items()	获取所有(键,值)元组对
直接 for i in dict	默认遍历键，等价 .keys()

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用户管理系统综合案例

功能需求

1. 用户注册：检测用户名是否重复；
2. 用户登录：区分普通用户 / 管理员；
3. 查看信息
   • 普通用户：仅查看自身信息；
   • 管理员：查看全部 / 指定用户；
4. 修改信息
   • 普通用户：仅修改自身；
   • 管理员：修改任意用户；
5. 删除用户 ：仅管理员可用，禁止删除 admin 账号。

系统交互演示

=====主菜单=====
1.注册
2.登录
3.退出
请选择操作:1
请输入用户名(输入q返回):LiLi
请输入密码:123
请输入邮箱:123@qq.com
用户lili注册成功!

=====主菜单=====
1.注册
2.登录
3.退出
请选择操作:2
请输入用户名:lili
请输入密码:123
欢迎回来,lili!

=====用户菜单
当前用户:lili(普通用户)
1.查看用户信息
2.修改用户信息
4.退出登录
请选择操作:1
用户名:lili
邮箱:123@qq.com
角色:普通用户

users=[
    {'name':"lili",'password':"123456",'role':"普通用户"},
    {'name':"admin",'password':"admin",'role':"管理员"}
]

while True:
    menu="""
********欢迎使用用户管理系统********
1. 登录
2. 注册
3. 退出
"""
    choose = input(menu)
    # 判断是不是数字
    if not choose.isdigit():
        print("请输入数字！")
        continue
    choose=int(choose)

    if choose==1:
        # 用户输入用户名和密码
        name=input("请输入用户名：")
        pwd=input("请输入密码：")
        login_user = None
        for user in users:
            if name==user['name'] and pwd==user['password']:
                login_user = user
                break
        if login_user is None:
            print("登录失败，用户名或密码错误！")
            continue

        print("登录成功！")
        # 登录成功后子菜单循环
        while True:
            if login_user['role']=="管理员":
                menu1="""
                ********管理员界面********
                1. 查看用户信息
                2. 修改用户信息
                3. 删除用户信息
                4. 返回上一级
                请输入你的选择："""
                c_input=input(menu1)
                if not c_input.isdigit():
                    print("请输入数字选项！")
                    continue
                c = int(c_input)
                if c ==1:
                    #查看全部用户
                    print("-----全部用户列表-----")
                    for u in users:
                        print(f"用户名:{u['name']},密码:{u['password']},角色:{u['role']}")
                elif c ==2:
                    old_name = input("输入要修改的用户名：")
                    find = False
                    for u in users:
                        if u["name"] == old_name:
                            find=True
                            new_pwd = input("输入新密码：")
                            new_role = input("输入新角色：")
                            u["password"] = new_pwd
                            u["role"] = new_role
                            print("修改完成！")
                            break
                    if not find:
                        print("该用户不存在")
                elif c ==3:
                    del_name = input("输入要删除的用户名：")
                    find=False
                    for idx,u in enumerate(users):
                        if u["name"] == del_name:
                            del users[idx]
                            find=True
                            print("删除成功！")
                            break
                    if not find:
                        print("该用户不存在")
                elif c ==4:
                    break
                else:
                    print("选项无效！")

            elif login_user['role']=="普通用户":
                menu2="""
                ********用户界面********
                1. 查看用户信息
                2. 修改用户信息
                3. 返回上一级
                请输入你的选择："""
                c_input=input(menu2)
                if not c_input.isdigit():
                    print("请输入数字选项！")
                    continue
                c=int(c_input)
                if c == 1:
                    #只能看自己
                    print(f"你的信息：用户名:{login_user['name']},密码:{login_user['password']},角色:{login_user['role']}")
                elif c ==2:
                    new_pwd = input("请输入你的新密码：")
                    login_user["password"] = new_pwd
                    print("密码修改成功！")
                elif c ==3:
                    break
                else:
                    print("无效选项")

    elif choose==2:
        # 注册，增加用户名重复校验
        name=input("请输入用户名：")
        # 判断用户名是否已经存在
        exist = False
        for u in users:
            if u["name"] == name:
                exist=True
                break
        if exist:
            print("用户名已经存在，注册失败！")
            continue

        pwd=input("请输入密码：")
        repwd=input("请再次确认密码：")
        role=input("请输入角色(普通用户/管理员)：")
        if pwd!=repwd:
            print("两次密码输入不正确，注册失败！")
        else:
            newUser={'name':name,'password':pwd,'role':role}
            users.append(newUser)
            print("注册成功！")

    elif choose==3:
        print("程序退出")
        break
    else:
        print("输入选项不正确，请重新输入！")

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数据分析助手案例

功能需求

1. 数据加载：通过 pandas 读取 CSV 成绩文件；
2. 总平均分：全部学生全部科目综合平均分；
3. 各科平均分：数学、语文、英语单科平均分；
4. 分数段统计：统计各分数段人数分布（60以下 / 60-79 / 80-89 / 90-100）。

样例成绩表

学生ID	姓名	数学	语文	英语
1	张三	85	88	90
2	李四	72	76	85
3	王五	78	90	70
4	赵六	65	70	60
5	钱七	88	82	88
6	孙八	45	65	95
7	周九	82	78	78
8	吴十	76	80	82
9	郑十一	90	77	85
10	王十二	82	83	76

输出样例

各科平均分

科目	平均分
数学	79.6
语文	80.8
英语	80.9

总平均分：80.43（保留两位小数）

分数段人数分布

分数段	数学	语文	英语
60分以下	1	0	1
60-79分	3	5	3
80-89分	4	4	5
90-100分	2	1	1

Pandas 库介绍

简介

Python 核心数据分析库，处理表格、时间序列、矩阵类结构化数据，类似 Excel / SQL 表。

安装命令

# 基础安装
pip install pandas
# 清华镜像加速安装
pip install pandas -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

查看已安装包：pip list

Pandas 两大核心数据结构

结构	说明
Series	带标签一维同构数组
DataFrame	带标签二维异构表格（最常用，对应Excel表格）

DataFrame 基础创建示例

import pandas as pd
d = {
    'one': pd.Series([1., 2., 3.], index=['a', 'b', 'c']),
    'two': pd.Series([1., 2., 3.], index=['a', 'b', 'c'])
}
df = pd.DataFrame(d)
print(df)

数据分析参考代码

方式1：基础求和计算平均分

import pandas as pd
# 读取csv表格数据
df = pd.read_csv('students.csv')
math = df['数学'].to_list()
chinese = df['语文'].to_list()
english = df['英语'].to_list()

total_math = sum(math)
total_chinese = sum(chinese)
total_english = sum(english)
stu_count = len(english)

avg_math = total_math / stu_count
avg_chinese = total_chinese / stu_count
avg_english = total_english / stu_count

print(f"语文平均成绩:{avg_chinese:.1f},数学平均成绩:{avg_math:.1f},英语平均成绩:{avg_english:.1f}")

方式2：pandas内置方法

import pandas as pd
df = pd.read_csv('students.csv')
# 定义分数段区间与标签
bins = [0, 60, 80, 90, 101]
labels = ['60分以下','60-79分','80-89分','90-100分']

score_avg = {}
score_distribution = {}
# 获取所有科目列（跳过姓名/ID列）
score_columns = df.columns[2:]

for subject in score_columns:
    # 单科平均分
    score_avg[subject] = df[subject].mean()
    # 分数段统计
    score_distribution[subject] = pd.cut(df[subject], bins=bins, labels=labels).value_counts()

# 输出单科平均分
print(score_avg)
# 计算三科总平均分
avg_all = (score_avg['数学'] + score_avg['语文'] + score_avg['英语']) / 3
print(f"总平均分:{avg_all:.2f}")
# 分数段分布转表格输出
score_distribution_df = pd.DataFrame(score_distribution)
print(score_distribution_df)