嵌套控制结构

程序可以使用 if、elif 和 else 条件性地执行代码，并使用 while 和 for 循环重复执行操作。将这些结构组合起来能发挥更大的能力。控制流语句可以放置在其他控制流语句的内部。这种技术称为嵌套，它允许程序构建更复杂的逻辑。

设想你需要在一个操作之前检查多个条件，或者你需要对另一个重复中处理的每个项目执行重复任务。嵌套使这成为可能。

嵌套条件语句

你可以将 if、elif 或 else 语句放置在另一个 if、elif 或 else 块的内部。这允许你只在满足主要条件时才检查次要条件。

考虑一个需要检查某人是否符合特定折扣条件的情形：他们必须是学生并且拥有有效的身份证件。

is_student = True
has_valid_id = False
age = 20

print("正在检查折扣资格...")

if age < 25: # 外部条件：年龄检查
    print("年龄要求符合。")
    if is_student: # 内部条件 1：学生身份
        print("学生身份确认。")
        if has_valid_id: # 内部条件 2：身份证件检查
            print("有效身份证件确认。")
            print("恭喜！您符合折扣条件。")
        else: # 内部 else（属于身份证件检查）
            print("未找到有效身份证件。不适用折扣。")
    else: # 内部 else（属于学生身份检查）
        print("不是学生。不适用折扣。")
else: # 外部 else（属于年龄检查）
    print("年龄要求不符合。不适用折扣。")

print("资格检查完成。")

请注意缩进。内部的 if/else 块比外部的 if/else 块缩进更多。Python 使用这种缩进来判断哪些语句属于哪个块。只有当前面的外部条件 (age < 25) 评估为 True 时，才会执行内部检查（学生身份、有效身份证件）。

嵌套循环

循环也可以嵌套。一个常见的用途是遍历多维数据结构（如网格或表格），或者处理来自不同序列的项目组合。

嵌套 for 循环

假设你想为一个小的 3x2 网格打印所有可能的坐标对 (x, y)，（其中 x 从 0 到 2，y 从 0 到 1）。

print("正在生成网格坐标：")

# 外部循环遍历 x 值
for x in range(3): # x 将是 0, 1, 2
    # 内部循环为每个 x 遍历 y 值
    for y in range(2): # y 将是 0, 1
        print(f"  ({x}, {y})") # 打印坐标对

print("坐标生成完成。")

输出：

Generating grid coordinates:
  (0, 0)
  (0, 1)
  (1, 0)
  (1, 1)
  (2, 0)
  (2, 1)
Coordinate generation finished.

执行过程如下：

1. 外部循环从 x = 0 开始。
2. 内部循环在 x = 0 时完全运行。它首先迭代 y = 0，然后是 y = 1，打印 (0, 0) 和 (0, 1)。
3. 内部循环在 x = 0 时结束。
4. 外部循环进入下一次迭代，将 x 设置为 1。
5. 内部循环在 x = 1 时再次完全运行。它首先迭代 y = 0，然后是 y = 1，打印 (1, 0) 和 (1, 1)。
6. 内部循环在 x = 1 时结束。
7. 外部循环继续，将 x 设置为 2。
8. 内部循环在 x = 2 时最后一次完全运行，打印 (2, 0) 和 (2, 1)。
9. 两个循环都已完成。

内部循环会为外部循环的每一次迭代完成其所有迭代。

嵌套 while 循环

你也可以嵌套 while 循环，但这需要仔细管理循环条件以避免无限循环。

outer_count = 0
print("外部循环开始...")
while outer_count < 2:
    print(f"外部循环迭代 {outer_count}")
    inner_count = 0
    # 内部循环在 inner_count < 3 时运行
    while inner_count < 3:
        print(f"  内部循环迭代 {inner_count}")
        inner_count += 1 # 重要：更新内部循环变量
    outer_count += 1 # 重要：更新外部循环变量
print("外部循环完成。")

输出：

Outer loop starting...
Outer loop iteration 0
  Inner loop iteration 0
  Inner loop iteration 1
  Inner loop iteration 2
Outer loop iteration 1
  Inner loop iteration 0
  Inner loop iteration 1
  Inner loop iteration 2
Outer loop finished.

与嵌套 for 循环一样，内部 while 循环会在外部 while 循环的每次迭代中运行直到完成。确保两个循环的条件最终都会变为 False。

结合循环与条件语句

最常见的模式之一是将条件语句嵌套在循环内部，反之亦然。

循环内部的 if 语句

这非常普遍。你遍历一个序列，并且只在满足某个项目的特定条件时才执行操作。

示例：只打印列表中偶数。

numbers = [11, 22, 37, 44, 58, 61, 76]
print("找到的偶数：")

for num in numbers:
    # 检查列表中每个数字的条件
    if num % 2 == 0: # 数字是否能被 2 整除？
        print(f"  {num}")

print("搜索完成。")

输出：

Even numbers found:
  22
  44
  58
  76
Search complete.

for 循环遍历 numbers 列表中的每个 num。在循环内部，if 语句检查当前的 num 是否为偶数。只有当条件 num % 2 == 0 为真时，print() 语句才会执行。

if 语句内部的循环

你可能希望只在某个条件为真时才执行循环。

示例：如果列表不为空，打印其内容。

data = ["apple", "banana", "cherry"]
# data = [] # 尝试取消注释此行以查看区别

if data: # 检查列表是否不为空（非空列表类似 True）
    print("正在处理数据项：")
    for item in data:
        print(f"  - {item}")
else:
    print("没有数据项可处理。")

输出（使用原始 data 列表）：

Processing data items:
  - apple
  - banana
  - cherry

输出（如果 data = [] 被取消注释）：

No data items to process.

在这里，for 循环嵌套在 if 块内部。它只在初始的 if data: 检查通过（表示列表不为空）时运行。

缩进的重要性

请记住，Python 使用缩进来定义代码块。对于嵌套结构，正确的缩进绝对必要。每层嵌套都需要额外的缩进（通常是 4 个空格）。不正确的缩进将导致 IndentationError 错误，或者更糟的是，代码能运行但产生错误的结果，因为逻辑未按你的意图解析。

# 正确缩进
for i in range(2):
    print(f"Outer {i}")
    if i == 0:
        print("  内部检查 i=0") # 在 if 下缩进
    for j in range(2):
        print(f"    内部循环 {j}") # 在内部 for 下缩进

# 不正确缩进（可能导致错误或错误逻辑）
# for i in range(2):
# print(f"外部 {i}") # 错误：需要缩进块
# if i == 0:
# print("  内部检查 i=0")
# for j in range(2):
# print(f"    内部循环 {j}") # 错误或范围不正确

保持嵌套的可读性

虽然嵌套很有用，但深度嵌套的结构（例如，一个循环内套一个循环，一个 if 内套另一个循环）会变得非常难以阅读和理解。通常，尝试将嵌套限制在两到三层。如果你发现需要更深的嵌套，请考虑是否可以将逻辑分解为更小、独立的函数（你将在第 5 章中学习到）。

嵌套控制结构允许你通过组合简单的 if、while 和 for 语句来创建复杂的程序流程。掌握嵌套并密切注意缩进是编写高效 Python 代码的重要步骤。