Каждый язык программирования, с которым я сталкивался, содержит какую-нибудь конструкцию цикла. В большей части языков есть больше одной такой конструкции. В мире Python есть два типа циклов:
- Цикл for
- Цикл while
Я заметил, что цикл for популярнее второго. Циклы используются в тех случаях, когда нам нужно сделать что-нибудь много раз. Нередко вам придется выполнить какую-нибудь операцию (или ряд операций) в части данных снова и снова. Тут то и вступают в силу циклы. Благодаря им становится возможно максимально упростить данный вопрос. Давайте подробно разберём, как работают эти структуры!
Цикл for
Как было сказано ранее, мы используем цикл в тех случаях, когда вам нужно повторить что-нибудь n-ное количество раз. Это проще понять, если взглянуть на пример. Мы используем встроенную функцию Python range. Функция range создаст список длинной в «n» элементов. В Python версии 2.Х существует другая функция под названием xrange, которая является генератором чисел и не такая ресурсоемкая, как range. Ранее разработчики сменили xrange на range в Python 3. Вот пример:
Как вы видите, функция range взяла целое число и вернула объект range. Функция range также принимает начальное значение, конечное значение и значение шага. Вот еще два примера:
В пером примере показано, что вы можете передать начальное и конечное значение, и функция range вернет числа, начиная с начального значения вплоть до (но не включая) последнее значение. Например, при запросе 5-10 мы получим 5-9. Во втором примере видно, как использовать функцию списка (list) для того, чтобы функция range вернула каждый второй элемент, между 1 и 10. Так что она начинает с 1, пропускает 2 и так далее. Теперь вы, наверное, гадаете, что же именно она будет делать с циклами? Что-ж, есть один простой способ показать, как работает цикл с использованием функции range! Давайте взглянем:
Что здесь произошло? Давайте почитаем слева на право, чтобы понять это. Для каждого числа в диапазоне 5 мы вводим число. Мы знаем, что если мы вызываем range со значением 5, мы получим список из 5 элементов. Так что каждый раз, проходя через цикл, она выводит каждый из элементов. Цикл for, показанный выше, может быть эквивалентом следующего:
Функция range лишь делает результат несколько меньшим. Цикл for может обходить любой итератор Python. Мы уже видели, как именно он может работать со списком. Давайте взглянем, может ли он выполнять итерацию со словарем.
Когда вы используете for в словаре, вы увидите, что он автоматически перебирает ключи. Вам не нужно указывать ключ for в a_dict.keys() (впрочем, это также работает). Python делает только нужные нам вещи. Вы возможно думаете, почему ключи выводятся в другом порядке, отличном от того, какой был указан в словаре? Как мы знаем из соответствующей статьи, словари не упорядочены, так что мы можем выполнять итерацию над ними, при этом ключи могут быть в любом порядке. Теперь, зная, что ключи могут быть отсортированы, вы можете отсортировать их до итерации. Давайте немного изменим словарь, чтобы увидеть, как это работает.
Давайте остановимся и разберемся с тем, что делает этот код. Во-первых, мы создали словарь, в котором ключи выступают в качестве целых чисел, вместо строк. Далее, мы извлекли ключи из словаря. Каждый раз, когда вы взываете метод keys(), он возвращает неупорядоченный список ключей. Если вы выведите их, и увидите, что они расположен в порядке по возрастанию, то это просто случайность. Теперь у нас есть доступ к ключам словаря, которые хранятся в переменной, под названием keys. Мы сортируем наш список, после чего используем цикл for в нем. Теперь мы готовы к тому, чтобы сделать все немного интереснее. Мы попробуем применить цикл в функции range, но нам нужно вывести только целые числа. Чтобы сделать это, нам нужно использовать условный оператор вместо параметра шага range. Это можно сделать следующим образом:
Вы наверное гадаете, что вообще здесь происходит? Что еще за знак процента? В Python, % называется оператором модуля. Когда вы используете оператор модуля, он возвращает остаток. Когда вы делите целое число на два, вы получаете число без остатка, так что мы выводим эти числа. Вам, возможно, не захочется использовать оператор модуля часто в будущем, но в моей работе он нередко помогает. Теперь мы можем взглянуть на цикл while.
Цикл while
Цикл while также используется для повторения частей кода, но вместо зацикливания на n количество раз, он выполняет работу до тех пор, пока не достигнет определенного условия. Давайте взглянем на простой пример:
Цикл while является своего рода условным оператором. Вот что значит этот код: пока переменная i меньше единицы, её нужно выводить на экран. Далее, в конце, мы увеличиваем её значение на единицу. Если вы запустите этот код, он выдаст от 0 до 9, каждая цифра будет в отдельной строке, после чего задача будет выполнена. Если вы удалите ту часть, в которой мы увеличиваем значение i, то мы получим бесконечный цикл. Как правило – это плохо. Бесконечные циклы известны как логические ошибки, и их нужно избегать. Существует другой способ вырваться из цикла, для этого нужно использовать встроенную функцию break. Давайте посмотрим, как это работает:
В этой части кода мы добавили условное выражение для проверки того, равняется ли когда-либо переменная i цифре 5. Если нет, тогда мы разрываем цикл. Как вы видите в выдаче кода, как только значение достигает пяти, код останавливается, даже если мы ранее указали while продолжать цикл, пока переменная не достигнет значения 10. Обратите внимание на то, что мы изменили то, как мы увеличиваем значение при помощи +=. Это удобный ярлык, который вы можете также использовать в других операциях, таких как вычитание -= и умножение *=. Встроенный break также известен как инструмент управления потока. Существует еще один, под названием continue, который в основном используется для пропуска итерации, или перейти к следующей итерации. Вот один из способов его применения:
Слегка запутанно, не так ли? Мы добавили второе условное выражение, которое проверяет, не равняется ли i трем. Если да, мы увеличиваем переменную и переходим к следующему циклу, который удачно пропускает вывод значения 3 на экран. Как и ранее, когда мы достигаем значения 5, мы разрываем цикл. Существует еще одна тема, касающаяся циклов, которую нам нужно затронуть – это оператор else.
Зачем нужен else при работе с циклами?
Оператор else в циклах выполняется только в том случае, если цикл выполнен успешно. Главная задача оператора else, это поиск объектов:
В этом коде мы разорвали цикл, когда i равно 3. Это приводит к пропуску оператора else. Если вы хотите провести эксперимент, вы можете изменить условное выражение, чтобы посмотреть на значение, которое находится вне списка, и которое приведет оператор else к выполнению. Честно, ни разу не видел, чтобы кто-либо использовал данную структуру за все годы работы. Большая часть примеров, которые я видел, приведена блогерами, которые пытаются объяснить, как это работает. Я видел несколько людей, которые использовали эту структуру для провоцирования ошибки, когда объект не удается найти в искомом цикле. Вы можете почитать статью, в которой вопрос рассматривается весьма детально. Статья написана одним из разработчиков ядра Python.
Подведем итоги
Надеюсь, с этого момента вы осознали всю значимость циклов в Python. Они делают повторение очень простым, и весьма понятным. Вы будете сталкиваться с циклом for намного чаще, чем с циклом while. Если вы все еще не совсем понимаете, как это работает, настоятельно рекомендую перечитать эту статью, перед тем как продолжить.
Предложение от 8host.com
Циклы позволяют автоматизировать выполнение последовательностей задач в программах.
В данном руководстве мы рассмотрим цикл for в языке программирования Python 3.
Цикл for повторно выполняет код согласно счетчику или переменной цикла. Циклы for используются тогда, когда количество итераций известно заранее, до запуска цикла (в отличие от цикла while, который выполняется согласно логическим условиям).
Основы работы с циклом for
В Python циклы for создаются таким образом:
for [iterating variable] in [sequence]:
[do something]
Цикл будет выполнять заданное действие ([do something]) до конца последовательности.
Для примера рассмотрим цикл for, который перебирает диапазон значений:
for i in range(0,5):
print(i)
Такая программа вернёт следующий вывод:
Этот цикл for использует i в качестве итерационной переменной. Последовательность существует в диапазоне от 0 до 5.
Выражение print внутри цикла выводит одно целое число для каждой итерации.
Примечание: В программировании отсчёт, как правило, начинается с 0. В диапазоне от 0 до 5 цикл выводит 0, 1, 2, 3, 4.
Циклы for обычно используются в ситуациях, когда программе необходимо повторить блок кода определённое количество раз.
Функция range()
Функция range() – это один из встроенных неизменяемых типов последовательностей Python. В циклах range() указывает, сколько раз нужно повторить последовательность.
Функция range() имеет такие аргументы:
- start указывает целое число, с которого начинается последовательность (включительно) . Если этот аргумент не указан, по умолчанию используется значение 0.
- stop нужно использовать всегда. Это последнее целое число последовательности (исключительно).
- step определяет шаг: насколько нужно увеличить (в случае с отрицательными числами уменьшить) следующую итерацию. Если аргумент step пропущен, по умолчанию используется 1.
Попробуйте передать функции range() несколько аргументов.
Для начала используйте только stop.
for i in range(6):
print(i)
В примере выше аргумент stop имеет значение 6, потому код выполнит итерацию от 0 до 6 (исключая 6).
Теперь попробуйте добавить аргумент start. Функция будет иметь такой вид:
Укажите диапазон, в котором нужно выполнить итерацию:
for i in range(20,25):
print(i)
В данном случае перебор начинается с 20 (включительно) и заканчивается на 25 (исключительно).
Аргумент step в функции range() определяет шаг (как в срезах строк); его можно использовать для пропуска значений в последовательности.
Попробуйте использовать все доступные аргументы. Они указываются в такой последовательности:
range(start, stop, step)
for i in range(0,15,3):
print(i)
В данном случае цикл for переберёт значения от 0 до 15 с шагом 3, в результате он выведет каждое третье число:
Также в качестве шага можно использовать отрицательные числа, тогда цикл будет перебирать значения в обратном направлении. В таком случае не забудьте откорректировать аргументы start и stop (поставьте их по убыванию).
for i in range(100,0,-10):
print(i)
В данном примере 100 – значение start, 0 – stop, -10 – шаг.
В Python циклы for часто используют функцию range() как один из параметров итерации.
Цикл for и последовательные типы данных
Списки и другие последовательные типы данных также можно использовать в качестве параметров итерации для цикла. Например, вместо функции range() вы можете определить список и итерацию по этому списку.
Присвойте список переменной, а затем запустите итерацию по нему:
sharks = [‘hammerhead’, ‘great white’, ‘dogfish’, ‘frilled’, ‘bullhead’, ‘requiem’]
for shark in sharks:
print(shark)
В данном случае цикл выведет каждый элемент списка.
hammerhead
great white
dogfish
frilled
bullhead
requiem
Списки и другие последовательные типы данных (строки и кортежи) часто используются в циклах, потому что они итерируемые. Можно комбинировать эти типы данных с функцией range(), чтобы добавить элементы в список, например:
sharks = [‘hammerhead’, ‘great white’, ‘dogfish’, ‘frilled’, ‘bullhead’, ‘requiem’]
for item in range(len(sharks)):
sharks.append(‘shark’)
print(sharks)
[‘hammerhead’, ‘great white’, ‘dogfish’, ‘frilled’, ‘bullhead’, ‘requiem’, ‘shark’, ‘shark’, ‘shark’, ‘shark’, ‘shark’, ‘shark’]
Циклы for позволяют составлять новые списки:
integers = []
for i in range(10):
integers.append(i)
print(integers)
В данном случае инициированный список integers пуст, но цикл for добавляет в него данные:
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
Также можно выполнять итерацию строк:
8host = ‘8Host’
for letter in 8host:
print(letter)
8
H
o
s
t
Аналогичным образом можно выполнить итерацию кортежа.
При итерации словарей важно помнить о структуре «ключ: значение», чтобы вызывать правильные элементы из словаря. Например:
willy_orca = <‘name’: ‘Willy’, ‘animal’: ‘orca’, ‘color’: ‘black’, ‘location’: ‘ocean’>
for key in willy_orca:
print(key + ‘: ‘ + willy_orca[key])
name: Willy
animal: orca
location: ocean
color: black
При использовании словарей в циклах for итерируемое значение соответствует ключу кловаря, а dictionary_variable[iterating_variable] соответствует значению. Таким образом, в примере выше key – ключ, а willy_orca[key] – значение.
Вложенные циклы for
Python позволяет вкладывать циклы друг в друга.
Вложенный цикл – это цикл, который встречается внутри другого цикла. Структурно это похоже на выражение if.
Вложенный цикл выглядит так:
for [first iterating variable] in [outer loop]: # Outer loop
[do something] # Optional
for [second iterating variable] in [nested loop]: # Nested loop
[do something]
Программа сначала выполняет внешний цикл. Внутри первой итерации внешнего цикла запускается внутренний, вложенный цикл. Затем программа возвращается обратно к началу внешнего цикла, завершает вторую итерацию и снова вызывает вложенный цикл. После завершения вложенного цикла программа возвращается в начало внешнего цикла. Это будет происходить до тех пор, пока последовательность не будет завершена или прервана (или пока какое-то выражение не приведёт к нарушению процесса).
Попробуйте создать вложенный цикл. В данном примере внешний цикл будет перебирать список чисел (num_list), а внутренний – алфавит (alpha_list).
num_list = [1, 2, 3]
alpha_list = [‘a’, ‘b’, ‘c’]
for number in num_list:
print(number)
for letter in alpha_list:
print(letter)
Такая программа выведет:
Программа завершает первую итерацию, выводя на экран 1, после чего запускается внутренний цикл, который выводит последовательно «a, b, c». После этого программа возвращается в начало внешнего цикла, выводит 2, а затем снова обрабатывает внутренний цикл.
Вложенные циклы for могут быть полезны для перебора элементов в списках, составленных из списков. Если в списке, который состоит из списков, использовать только один цикл, программа будет выводить каждый внутренний список в качестве элемента:
list_of_lists = [[‘hammerhead’, ‘great white’, ‘dogfish’],[0, 1, 2],[9.9, 8.8, 7.7]]
for list in list_of_lists:
print(list)
[‘hammerhead’, ‘great white’, ‘dogfish’]
[0, 1, 2]
[9.9, 8.8, 7.7]
Чтобы вывести каждый отдельный элемент внутренних списков, нужно использовать вложенный цикл.
list_of_lists = [[‘hammerhead’, ‘great white’, ‘dogfish’],[0, 1, 2],[9.9, 8.8, 7.7]]
for list in list_of_lists:
for item in list:
print(item)
hammerhead
great white
dogfish
0
1
2
9.9
8.8
7.7
Пример вложенного списка for можно найти в другой нашей статье.
Заключение
Теперь вы знаете, как работает цикл for в языке программирования Python. Циклы for выполняют блок кода заданное количество раз.
Содержание:
Чтобы производить повторяющиеся расчёты, на языках программирования были созданы специальные конструкции которые называются циклами. именно они помогают компьютеру высчитывать какие-то величины очень большое число раз.
В отличие от других языков программирования в Питоне оставили всего два основных цикла: цикл с параметром и цикл с предусловием. Рассмотрим в этом уроке по изучению Питона и тот и другой операторы, а также вы узнаете про дополнительные конструкции, которые облегчат жизнь простого программиста работающего на Питоне.
Цикл с предусловием while
Цикл While можно назвать самым универсальным циклом в Python, но он выполняется медленнее, чем следующий циклы. Операторы, входящие в тело цикла будут выполняться до тех пор, пока условие цикла будет истинно. В этом и плюс, но и жирный минус. Если вы создадите неправильное условие, то циклы будет выполняться бесконечно долго.
Эта конструкция напечатает ряд строк, где i будет в диапазоне от 1 до 100
Цикл с параметром for
Гораздо быстрее выполняется цикл for это связано с тем, что в нём нет логических проверок. Он подходит для любого итерируемого объекта (те, которые можно вычислить конечное число раз). Подходят не только числа, но и строки и списки, что делает его более универсальным. Однако при этом, его синтаксис будет казаться поначалу более запутанным, чем, к примеру, for на Паскале. Во время каждого прохода выполняются все операторы (нужно сделать отступ), находящиеся в теле цикла.
Пример цикла for с диапазоном чисел
то есть пока i идёт от 1 до n-значения переменная s будет накапливать сумму чисел, делящихся на 3.
Пример цикла for со строкой
В этом цикле в переменной s вычисляется длина строки, которая была передана в строковую переменную a.
Дополнительные операторы, используемые в циклах на Питоне
Однако на практике бывает очень много ситуаций в которых нужно игнорировать часть блока операторов или наоборот, принудительно выйти из цикла, если все необходимые данные уже в нём подсчитаны. Их одинаково хорошо можно использовать в циклах for и while. Посмотрим как они работают.
Оператор следующего прохода continue
С помощью этого оператора начинается следующий проход цикла, минуя оставшиеся после него операторы в теле цикла.
Этот пример делает цикл по строке и по условию проверяет каждый символ на соответствие с числом 3. Если находит его, то увеличивает счётчик a, а в самом конце выводит общее число троек в строке.
Оператор прерывания цикла break
С помощью этого оператора циклы досрочно прерывается. Удобно использовать, когда все что нужно уже подсчитано.
Результат выполнения программы
Инструкция проверки прерывания else
Для завершения цикла более естественным образом, применяется, как вы знаете в условном операторе if. В цикле эта команда будет определять было ли произведено прерывание инструкцией break. Если это имеет место, то выполняется блок операторов, стоящих за этой инструкцией.
Видоизменим наш пример, с включением обработки исключительного случая.
Здесь главное не промахнуться с расстановкой отступов, у else их нет, так как она выше проверки условия if. если сделаете правильно — код заработает правильно.
Вот так может быть выполнен этот код, если семёрка встречается
а вот так, если её нет в строке
На этом я попрощаюсь с вами. Разбирайте примеры по этой теме.
