如何保持程序的运行？

前面编写的程序，有个问题。例如在计算三角形面积的程序中，运行程序后，输入三角形的底和高，程序计算出三角形的面积，程序就结束了。如果需要再次计算三角形的面积，就需要重新启动程序。

但在一些情况下，我们希望程序能够一直保持运行，直到用户选择退出程序。例如：我们经常使用的QQ、微信等程序，这些程序启动后一直保持运行状态，直到我们关闭它，程序才会退出。

在《嵌套条件结构》课程中，有个课后编程练习。要求编写一个用户登录程序：提示用户输入用户名，然后再提示用户输入登录密码。如果用户名是"admin"并且密码是“888888”，则提示用户登录成功，否则提示用户登录失败。

在这个编程练习中，用户登录成功或登录失败都会退出程序。现在我们对这个编程练习再增加一个需求：如果用户登录成功，程序退出。如果用户登录失败，要求用户重新输入用户名和登录密码，直至用户输入正确的用户名和登录密码。

要实现新增加的需求，就需要当用户输入错误的用户名或密码时，程序不能退出，要一直保持运行状态。

前面我们学习了for循环结构，for循环结构可以在一个整数序列范围内重复执行循环体内的语句，用for循环可以保持程序一直在运行状态吗？答案是否定的，因为无论这个整数序列范围有多大，它包含的数是有限的、可数的，因此for循环结构的循环次数也是可数的、有限的，它不能保持程序一直处于运行状态。

那么，还有没有其它循环结构体来使用呢？在前面的课程中我们已经提起过，Python提供了for循环和while循环两种循环结构体。我们先来认识while循环结构，然后再探讨while循环结构是否能实现让程序一直保持运行状态的需求。

认识while循环结构

要认识while循环，我们先来看一个编程案例。

程序功能非常简单，就是求1和10、2和10、3和10、4和10、5和10的乘积，并输出乘积结果。我们先使用以前学过的知识来编写这个程序。程序流程图如下：

上面的流程图是不是很繁琐？相同的操作重复执行了5次。如果要求输出从1至100分别乘以10的乘法表呢？那流程图岂不要重复画100次。不过别担心，现实情况没有这么恐怖，后面会讲述使用while循环结构来解决这个问题。

下面是根据前面的流程图编写的代码：

从上面的程序代码可以看出，程序先计算乘积，再输出乘积结果，先后重复了5次上述操作。如果要求程序输出自然数1至100分别乘以10的乘法表，就得需要重复100次这样的操作，写200条语句。这样既费时又费力。因此，我们需要有一种方法可以快速有效地执行重复性操作，for和while循环结构就是用来解决这类问题的。

前面已经介绍了for循环结构，本课程重点介绍while循环结构。

while循环结构的语法为:

其中，表达式是循环执行的条件，每次循环执行前，都要对表达式进行计算，表达式返回逻辑值，当表达式返回结果为真时则执行循环体，否则退出循环，如果表达式返回结果在循环开始时就为假，则不执行循环体，直接退出循环；循环体包含一条或多条语句。

单个的变量、逻辑值、数值也是表达式。Python规定，当表达式需要返回逻辑值时，非0的数值为真值，0值为假值。

了解了while循环结构，我们就可以用while循环结构来编写案例1的程序，使用while循环结构的流程图如下：

流程图用到了循环控制。其中，菱形符号为条件判断，用于判断循环条件是否满足，当num<=5时，执行循环体中的计算和输出语句，并在循环体中对num进行自加1操作。循环体执行完毕，进入下一轮循环，直至num大于5时退出循环，程序结束。

下面是根据使用while循环结构的流程图编写的代码：

使用while循环结构后，代码简洁多了。while关键字后面是一对小括号，关系表达式在小括号内，带while关键字的语句也称为条件语句，在条件语句后面是循环体的语句，循环体的语句要比条件语句缩进同等数量的空格，建议是四个英文空格。

使用while循环保持程序的运行

while每次循环前，都要先执行关系表达式，对条件进行判断，当条件为真时则执行循环体的语句，否则退出循环。如果我们让关系表达式返回的结果一直为真，那么while循环就会一直执行下去，程序也就一直处于运行状态。

不过这样会产生死循环的问题，while循环会一直执行。例如下面的代码就会产生死循环的问题：

在上面的代码中，因为变量num的值一直为1，num<=5返回的结果一直为真，循环条件永远满足，程序将会无休止地执行print语句，陷入死循环。程序陷入死循环的结果就是程序一直占用电脑CPU的资源，让电脑运行变得更慢，在极端情况下，电脑可能会出现死机现象。

要使上面的代码不进入无限循环，在循环体中加入修改循环变量num的语句即可。

上面的代码循环体将执行5次，因为每执行一次循环体，num的值就加1，当执行到第5次时，num的值为5，自增后变为6，进入下次循环时，不满足循环条件，循环退出。

从上面的讨论可以看出，要让程序一直保持运行状态，可以使用while循环语句，并设置while的循环条件一直为真，如下面的代码：

在上面的代码中，循环条件一直为真，因此循环体必须要包含退出循环的语句，否则程序就会陷入死循环了。

找到了解决要让程序一直保持运行状态的方法，就·可以编写前面改进的用户登录的程序了，并可以满足新增加的需求。

程序流程图如下：

案例代码

'''
title：保持程序的运行与while循环——编程案例01
Description: 改进的用户登录程序
author：编程训练营
date:2020.6.25
'''
# 用户登录程序
# 开始循环
while(True):
    # 要求用户输入登录名
    name = input("请输入登录名：")
    # 要求用户输入登录密码
    psw = input("请输入登录密码：")
    # 判断登录名是否正确
    if name == "admin":
        # 判断登录密码是否正确
        if psw == "888888":
            print("登录成功")
            break;
        else:
            print("登录密码输入不正确")
    else:
        print("登录名输入不正确")

代码使用了while循环结构，循环条件为逻辑值True，也就是循环条件一直满足，该循环结构是无限循环（死循环），程序也会一直运行下去。在循环条件一直满足的情况下，循环体内的语句必须有退出循环的语句。代码中的break语句就是退出循环的语句，break语句用于退出当前循环，后面的课程还会讲到break语句。

在循环结构体内又使用了嵌套条件结构，外层条件判断用户输入的用户名是否和程序设置的用户名一致，内层条件判断用户输入的登录密码是否和程序设置的登录密码一致。如果用户输入的用户名和登录密码，都和程序设置的用户名和登录密码一致，程序输出“登录成功”信息给用户，并使用break语句退出循环，程序结束。

如果用户输入的用户名和登录密码，和程序设置的用户名和登录密码不一致，程序输出用户名或登录密码输入错误信息，要求用户重新输入。

内容小结

同学们在编写程序时，如果要使用while循环结构，一定要注意循环条件的设置与改变，防止出现无限循环的情况（死循环）。在循环条件一直为真的情况下，循环体内的语句必须要有break语句，并且break语句在符合条件的情况下要能够执行，也就是程序能够在满足一定的条件下退出无限循环。

上机操作

小明将10000元钱存入银行，银行的年利率为10%，如一直不取出，问按照复利的计算方法，至少经过多少年小明才能拿到150000元。

提示：

第一年本金带利息的计算公式为：S 1=10000 * (1+0.1)

第二年本金带利息的计算公式为：S 2= S 1 * (1+0.1)

第三年本金带利息的计算公式为：S 3= S 2 * (1+0.1)

………

第n年本金带利息的计算公式为：S n= S(n-1) * (1+0.1)

根据上述公式可知，应用while结构可以求出n年后的应收本金和利息，循环条件为n年后的应收本金和利息小于150000元，当n年后的应收本金和利息大于150000时，该n就是应求的年数。