Python While Loop Tutorial - While True Syntax Exemplos e Infinite Loops

Bem-vinda! Se você deseja aprender como trabalhar com loops while em Python, este artigo é para você.

Os loops while são estruturas de programação muito poderosas que você pode usar em seus programas para repetir uma sequência de instruções.

Neste artigo, você aprenderá:

  • O que são os loops while.
  • Para que são usados.
  • Quando devem ser usados.
  • Como eles funcionam nos bastidores.
  • Como escrever um loop while em Python.
  • O que são loops infinitos e como interrompê-los.
  • Para que while Trueé usado e sua sintaxe geral.
  • Como usar uma breakinstrução para interromper um loop while.

Você aprenderá como os loops while funcionam nos bastidores com exemplos, tabelas e diagramas.

Você está pronto? Vamos começar. ?

? Finalidade e casos de uso para Loops While

Vamos começar com o propósito de loops while. Para que são usados?

Eles são usados ​​para repetir uma sequência de declarações um número desconhecido de vezes. Esse tipo de loop é executado enquanto uma determinada condição existe Truee só para quando a condição se torna False.

Quando escrevemos um loop while, não definimos explicitamente quantas iterações serão concluídas, apenas escrevemos a condição necessária Truepara continuar o processo e Falseinterrompê-lo.

? Dica: se a condição do loop while nunca for avaliada como False, então teremos um loop infinito, que é um loop que nunca para (em teoria) sem intervenção externa.

Estes são alguns exemplos de casos de uso reais de loops while:

  • Entrada do usuário: Quando solicitamos a entrada do usuário, precisamos verificar se o valor inserido é válido. Não podemos saber com antecedência quantas vezes o usuário irá inserir uma entrada inválida antes que o programa possa continuar. Portanto, um loop while seria perfeito para este cenário.
  • Pesquisa: pesquisar um elemento em uma estrutura de dados é outro caso de uso perfeito para um loop while porque não podemos saber com antecedência quantas iterações serão necessárias para encontrar o valor de destino. Por exemplo, o algoritmo de pesquisa binária pode ser implementado usando um loop while.
  • Jogos: em um jogo, um loop while pode ser usado para manter a lógica principal do jogo em execução até que o jogador perca ou o jogo termine. Não podemos saber com antecedência quando isso vai acontecer, então este é outro cenário perfeito para um loop while.

? Como funcionam os Loops While

Agora que você sabe para que os loops while são usados, vamos ver sua lógica principal e como eles funcionam nos bastidores. Aqui temos um diagrama:

Vamos analisar isso em mais detalhes:

  • O processo começa quando um loop while é encontrado durante a execução do programa.
  • A condição é avaliada para verificar se é Trueou False.
  • Se a condição for True, as instruções que pertencem ao loop são executadas.
  • A condição do loop while é verificada novamente.
  • Se a condição for avaliada Truenovamente, a sequência de instruções será executada novamente e o processo será repetido.
  • Quando a condição é avaliada como False, o loop para e o programa continua além do loop.

Uma das características mais importantes dos loops while é que as variáveis ​​usadas na condição do loop não são atualizadas automaticamente. Precisamos atualizar seus valores explicitamente com nosso código para garantir que o loop acabe parando quando a condição for avaliada como False.

? Sintaxe geral de While Loops

Ótimo. Agora que você sabe como funcionam os loops while, vamos mergulhar no código e ver como escrever um loop while no Python. Esta é a sintaxe básica:

Estes são os elementos principais (em ordem):

  • A whilepalavra-chave (seguida por um espaço).
  • Uma condição para determinar se o loop continuará em execução ou não com base em seu valor verdadeiro ( Trueou False).
  • Dois pontos ( :) no final da primeira linha.
  • A sequência de afirmações que serão repetidas. Este bloco de código é chamado de "corpo" do loop e deve ser indentado. Se uma instrução não for identada, ela não será considerada parte do loop (consulte o diagrama abaixo).

? Dica: O guia de estilo Python (PEP 8) recomenda o uso de 4 espaços por nível de indentação. As guias só devem ser usadas para permanecer consistentes com o código que já está recuado com as guias.

? Exemplos de While Loops

Agora que você sabe como funcionam os loops while e como escrevê-los em Python, vamos ver como eles funcionam nos bastidores com alguns exemplos.

Como funciona um While Loop Básico

Aqui temos um loop while básico que imprime o valor de iwhilei é menor que 8 ( i < 8):

i = 4 while i < 8: print(i) i += 1

Se executarmos o código, veremos esta saída:

4 5 6 7

Let's see what happens behind the scenes when the code runs:

  • Iteration 1: initially, the value of i is 4, so the condition i < 8 evaluates to True and the loop starts to run. The value of i is printed (4) and this value is incremented by 1. The loop starts again.
  • Iteration 2: now the value of i is 5, so the condition i < 8 evaluates to True. The body of the loop runs, the value of i is printed (5) and this value i is incremented by 1. The loop starts again.
  • Iterations 3 and 4: The same process is repeated for the third and fourth iterations, so the integers 6 and 7 are printed.
  • Before starting the fifth iteration, the value of i is 8. Now the while loop condition i < 8 evaluates to False and the loop stops immediately.

? Tip: If the while loop condition is False before starting the first iteration, the while loop will not even start running.

User Input Using a While Loop

Now let's see an example of a while loop in a program that takes user input. We will the input() function to ask the user to enter an integer and that integer will only be appended to list if it's even.

This is the code:

# Define the list nums = [] # The loop will run while the length of the # list nums is less than 4 while len(nums) < 4: # Ask for user input and store it in a variable as an integer. user_input = int(input("Enter an integer: ")) # If the input is an even number, add it to the list if user_input % 2 == 0: nums.append(user_input)

The loop condition is len(nums) < 4, so the loop will run while the length of the list nums is strictly less than 4.

Let's analyze this program line by line:

  • We start by defining an empty list and assigning it to a variable called nums.
nums = []
  • Then, we define a while loop that will run while len(nums) < 4.
while len(nums) < 4:
  • We ask for user input with the input() function and store it in the user_input variable.
user_input = int(input("Enter an integer: "))

? Tip: We need to convert (cast) the value entered by the user to an integer using the int() function before assigning it to the variable because the input() function returns a string (source).

  • We check if this value is even or odd.
if user_input % 2 == 0:
  • If it's even, we append it to the nums list.
nums.append(user_input)
  • Else, if it's odd, the loop starts again and the condition is checked to determine if the loop should continue or not.

If we run this code with custom user input, we get the following output:

Enter an integer: 3 Enter an integer: 4 Enter an integer: 2 Enter an integer: 1 Enter an integer: 7 Enter an integer: 6 Enter an integer: 3 Enter an integer: 4 

This table summarizes what happens behind the scenes when the code runs:

? Tip: The initial value of len(nums) is 0 because the list is initially empty. The last column of the table shows the length of the list at the end of the current iteration. This value is used to check the condition before the next iteration starts.

As you can see in the table, the user enters even integers in the second, third, sixth, and eight iterations and these values are appended to the nums list.

Before a "ninth" iteration starts, the condition is checked again but now it evaluates to False because the nums list has four elements (length 4), so the loop stops.

If we check the value of the nums list when the process has been completed, we see this:

>>> nums [4, 2, 6, 4]

Exactly what we expected, the while loop stopped when the condition len(nums) < 4 evaluated to False.

Now you know how while loops work behind the scenes and you've seen some practical examples, so let's dive into a key element of while loops: the condition.

? Tips for the Condition in While Loops

Before you start working with while loops, you should know that the loop condition plays a central role in the functionality and output of a while loop.

You must be very careful with the comparison operator that you choose because this is a very common source of bugs.

For example, common errors include:

  • Using < (less than) instead of <= (less than or equal to) (or vice versa).
  • Using > (greater than) instead of >= (greater than or equal to) (or vice versa).  

This can affect the number of iterations of the loop and even its output.

Let's see an example:

If we write this while loop with the condition i < 9:

i = 6 while i < 9: print(i) i += 1 

We see this output when the code runs:

6 7 8

The loop completes three iterations and it stops when i is equal to 9.

This table illustrates what happens behind the scenes when the code runs:

  • Before the first iteration of the loop, the value of i is 6, so the condition i < 9 is True and the loop starts running. The value of i is printed and then it is incremented by 1.
  • In the second iteration of the loop, the value of i is 7, so the condition i < 9 is True. The body of the loop runs, the value of i is printed, and then it is incremented by 1.
  • In the third iteration of the loop, the value of i is 8, so the condition i < 9 is True. The body of the loop runs, the value of i is printed, and then it is incremented by 1.
  • The condition is checked again before a fourth iteration starts, but now the value of i is 9, so i < 9 is False and the loop stops.

In this case, we used < as the comparison operator in the condition, but what do you think will happen if we use <= instead?

i = 6 while i <= 9: print(i) i += 1

We see this output:

6 7 8 9

The loop completes one more iteration because now we are using the "less than or equal to" operator <= , so the condition is still True when i is equal to 9.

This table illustrates what happens behind the scenes:

Four iterations are completed. The condition is checked again before starting a "fifth" iteration. At this point, the value of i is 10, so the condition i <= 9 is False and the loop stops.

? Infinite While Loops

Now you know how while loops work, but what do you think will happen if the while loop condition never evaluates to False?

What are Infinite While Loops?

Remember that while loops don't update variables automatically (we are in charge of doing that explicitly with our code). So there is no guarantee that the loop will stop unless we write the necessary code to make the condition False at some point during the execution of the loop.

If we don't do this and the condition always evaluates to True, then we will have an infinite loop, which is a while loop that runs indefinitely (in theory).

Infinite loops are typically the result of a bug, but they can also be caused intentionally when we want to repeat a sequence of statements indefinitely until a break statement is found.

Let's see these two types of infinite loops in the examples below.

? Tip: A bug is an error in the program that causes incorrect or unexpected results.

Example of Infinite Loop

This is an example of an unintentional infinite loop caused by a bug in the program:

# Define a variable i = 5 # Run this loop while i is less than 15 while i < 15: # Print a message print("Hello, World!") 

Analyze this code for a moment.

Don't you notice something missing in the body of the loop?

That's right!

The value of the variable i is never updated (it's always 5). Therefore, the condition i < 15 is always True and the loop never stops.

If we run this code, the output will be an "infinite" sequence of Hello, World! messages because the body of the loop print("Hello, World!") will run indefinitely.

Hello, World! Hello, World! Hello, World! Hello, World! Hello, World! Hello, World! Hello, World! Hello, World! Hello, World! Hello, World! Hello, World! Hello, World! Hello, World! Hello, World! Hello, World! Hello, World! Hello, World! Hello, World! . . . # Continues indefinitely

To stop the program, we will need to interrupt the loop manually by pressing CTRL + C.

When we do, we will see a KeyboardInterrupt error similar to this one:

To fix this loop, we will need to update the value of i in the body of the loop to make sure that the condition i < 15 will eventually evaluate to False.

This is one possible solution, incrementing the value of i by 2 on every iteration:

i = 5 while i < 15: print("Hello, World!") # Update the value of i i += 2

Great. Now you know how to fix infinite loops caused by a bug. You just need to write code to guarantee that the condition will eventually evaluate to False.

Let's start diving into intentional infinite loops and how they work.

? How to Make an Infinite Loop with While True

We can generate an infinite loop intentionally using while True. In this case, the loop will run indefinitely until the process is stopped by external intervention (CTRL + C) or when a break statement is found (you will learn more about break in just a moment).

This is the basic syntax:

Instead of writing a condition after the while keyword, we just write the truth value directly to indicate that the condition will always be True.

Here we have an example:

>>> while True: print(0) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Traceback (most recent call last): File "", line 2, in  print(0) KeyboardInterrupt

O loop é executado até que CTRL + Cseja pressionado, mas Python também tem uma breakinstrução que podemos usar diretamente em nosso código para interromper esse tipo de loop.

A breakdeclaração

Esta instrução é usada para interromper um loop imediatamente. Você deve pensar nisso como um "sinal de stop" vermelho que pode ser usado em seu código para ter mais controle sobre o comportamento do loop.

De acordo com a documentação do Python:

A breakinstrução, como em C, rompe o fechamento forou whileloop mais interno .

Este diagrama ilustra a lógica básica da breakdeclaração:

Esta é a lógica básica da breakdeclaração:

  • O loop while começa apenas se a condição for avaliada como True.
  • If a break statement is found at any point during the execution of the loop, the loop stops immediately.
  • Else, if break is not found, the loop continues its normal execution and it stops when the condition evaluates to False.

We can use break to stop a while loop when a condition is met at a particular point of its execution, so you will typically find it within a conditional statement, like this:

while True: # Code if : break # Code

This stops the loop immediately if the condition is True.

? Tip: You can (in theory) write a break statement anywhere in the body of the loop. It doesn't necessarily have to be part of a conditional, but we commonly use it to stop the loop when a given condition is True.

Here we have an example of break in a while True loop:

Let's see it in more detail:

The first line defines a while True loop that will run indefinitely until a break statement is found (or until it is interrupted with CTRL + C).

while True:

The second line asks for user input. This input is converted to an integer and assigned to the variable user_input.

user_input = int(input("Enter an integer: "))

The third line checks if the input is odd.

if user_input % 2 != 0:

If it is, the message This number is odd is printed and the break statement stops the loop immediately.

print("This number of odd") break

Else, if the input is even , the message This number is even is printed and the loop starts again.

print("This number is even")

The loop will run indefinitely until an odd integer is entered because that is the only way in which the break statement will be found.

Here we have an example with custom user input:

Enter an integer: 4 This number is even Enter an integer: 6 This number is even Enter an integer: 8 This number is even Enter an integer: 3 This number is odd >>>

? In Summary

  • While loops are programming structures used to repeat a sequence of statements while a condition is True. They stop when the condition evaluates to False.
  • When you write a while loop, you need to make the necessary updates in your code to make sure that the loop will eventually stop.
  • An infinite loop is a loop that runs indefinitely and it only stops with external intervention or when a break statement is found.
  • You can stop an infinite loop with CTRL + C.
  • You can generate an infinite loop intentionally with while True.
  • The break statement can be used to stop a while loop immediately.

I really hope you liked my article and found it helpful. Now you know how to work with While Loops in Python.

Siga-me no Twitter @EstefaniaCassN e se quiser saber mais sobre esse tópico, confira meu curso online Python Loops e Looping Techniques: Beginner to Advanced.