循环嵌套是Python编程中非常重要的概念，它允许我们在一个循环内部再放置另一个循环，用于处理多维数据、矩阵操作以及各种需要逐层迭代的场景。本教程将详细讲解Python循环嵌套的用法、技巧和最佳实践。

教程目录

• 1. 循环嵌套基础概念
• 2. for循环嵌套详解
• 3. while循环嵌套详解
• 4. 循环嵌套中的控制语句
• 5. 实际应用案例
• 6. 性能优化技巧
• 7. 常见错误与解决方案

1. 循环嵌套基础概念

循环嵌套是指在一个循环语句内部再放置另一个循环语句的结构。Python支持在for循环中嵌套for循环，在while循环中嵌套while循环，以及两种循环相互嵌套。

2. for循环嵌套详解

for循环嵌套是最常用的循环嵌套形式，特别适合处理已知迭代次数的场景。

基础语法：

for 外层变量 in 外层序列:
    for 内层变量 in 内层序列:
        # 执行语句

示例：打印乘法表

# 打印9x9乘法表
for i in range(1, 10):
    for j in range(1, i+1):
        print(f"{j}×{i}={i*j}", end="\t")
    print()  # 换行

1×1=1	
1×2=2	2×2=4	
1×3=3	2×3=6	3×3=9	
...（省略中间部分）
1×9=9	2×9=18	3×9=27	...	9×9=81

3. while循环嵌套详解

while循环嵌套适合处理不确定迭代次数的场景，需要谨慎设置循环条件以避免无限循环。

基础语法：

while 外层条件:
    while 内层条件:
        # 执行语句
        # 更新内层条件变量
    # 更新外层条件变量

示例：模拟登录尝试

# 模拟用户登录尝试
max_attempts = 3
users = ["admin", "user1", "guest"]
current_user = 0

while current_user < len(users):
    attempts = 0
    print(f"尝试登录用户: {users[current_user]}")
    
    while attempts < max_attempts:
        password = input("请输入密码: ")
        if password == "pass123":
            print("登录成功!\n")
            break
        else:
            attempts += 1
            print(f"密码错误! 剩余尝试次数: {max_attempts - attempts}")
    
    current_user += 1

4. 循环嵌套中的控制语句

在嵌套循环中使用break和continue语句时，需要特别注意它们的作用范围。

for i in range(3):
    print(f"外层循环: {i}")
    for j in range(5):
        if j == 2:
            break  # 只中断内层循环
        print(f"  内层循环: {j}")

for i in range(1, 4):
    print(f"外层循环: {i}")
    for j in range(1, 4):
        if j == 2:
            continue  # 跳过j=2时的剩余代码
        print(f"  内层循环: {j}")

5. 实际应用案例

# 创建3x4的二维列表
matrix = [[1, 2, 3, 4],
          [5, 6, 7, 8],
          [9, 10, 11, 12]]

# 遍历二维列表
for i in range(len(matrix)):
    for j in range(len(matrix[i])):
        print(matrix[i][j], end=" ")
    print()  # 每行结束后换行

# 查找2-100之间的所有质数
primes = []
for num in range(2, 101):
    is_prime = True
    # 检查是否能被小于它的数整除
    for i in range(2, int(num**0.5)+1):
        if num % i == 0:
            is_prime = False
            break
    if is_prime:
        primes.append(num)

print("2到100之间的质数:", primes)

6. 性能优化技巧

嵌套循环容易导致性能问题，特别是在处理大数据时，以下是一些优化技巧：

# 使用列表推导式优化嵌套循环
# 创建5x5的乘法表
multiplication_table = [[i*j for j in range(1, 6)] for i in range(1, 6)]
print(multiplication_table)

7. 常见错误与解决方案

总结

循环嵌套是Python编程中处理多维数据和复杂逻辑的强大工具。掌握for循环嵌套和while循环嵌套的使用方法，理解break和continue在嵌套循环中的行为，能够帮助您编写更高效、更强大的Python程序。同时，注意避免常见错误并应用性能优化技巧，将大大提高代码质量和执行效率。

通过本教程中的示例和实践，您应该已经掌握了Python循环嵌套的核心概念和应用技巧。继续练习这些概念，尝试解决更复杂的问题，您的Python编程技能将不断提升！