Циклы позволяют выполнять некоторое действие в зависимости от соблюдения некоторого условия. В языке Python есть следующие типы циклов:
while
for
Цикл while проверяет истинность некоторого условия, и если условие истинно, то выполняет инструкции цикла. Он имеет следующее формальное определение:
while условное_выражение: инструкции
После ключевого слова while указывается условное выражение, и пока это выражение возвращает значение True,
будет выполняться блок инструкций, который идет далее.
Все инструкции, которые относятся к циклу while, располагаются на последующих строках и должны иметь отступ от начала ключевого слова while.
number = 1
while number < 5:
print(f"number = {number}")
number += 1
print("Работа программы завершена")
В данном случае цикл while будет выполняться, пока переменная number меньше 5.
Сам блок цикла состоит из двух инструкций:
print(f"number = {number}")
number += 1
Обратите внимание, что они имеют отступы от начала оператора while - в данном случае от начала строки. Благодаря этому Python может определить, что они принадлежат циклу. В самом цикле сначала выводится значение переменной number, а потом ей присваивается новое значение. .
Также обратите внимание, что последняя инструкция print("Работа программы завершена") не имеет отступов от начала строки, поэтому она не
входит в цикл while.
Весь процесс цикла можно представить следующим образом:
Сначала проверяется значение переменной number - меньше ли оно 5. И поскольку вначале переменная равна 1, то это условие возвращает True,
и поэтому выполняются инструкции цикла
Инструкции цикла выводят на консоль строку number = 1. И далее значение переменной number увеличивается на единицу - теперь она равна 2. Однократное выполнение блока инструкций цикла
называется итерацией. То есть таким образом, в цикле выполняется первая итерация.
Снова проверяется условие number < 5. Оно по прежнему равно True, так как number = 2, поэтому выполняются инструкции цикла
Инструкции цикла выводят на консоль строку number = 2. И далее значение переменной number опять увеличивается на единицу - теперь она равна 3.
Таким образом, выполняется вторая итерация.
Опять проверяется условие number < 5. Оно по прежнему равно True, так как number = 3, поэтому выполняются инструкции цикла
Инструкции цикла выводят на консоль строку number = 3. И далее значение переменной number опять увеличивается на единицу - теперь она равна 4.
То есть выполняется третья итерация.
Снова проверяется условие number < 5. Оно по прежнему равно True, так как number = 4, поэтому выполняются инструкции цикла
Инструкции цикла выводят на консоль строку number = 4. И далее значение переменной number опять увеличивается на единицу - теперь она равна 5.
То есть выполняется четвертая итерация.
И вновь проверяется условие number < 5. Но теперь оно равно False, так как number = 5,
поэтому выполняются выход из цикла. Все цикл - завершился. Дальше уже выполняются действия, которые определены после цикла. Таким образом, данный цикл
произведет четыре прохода или четыре итерации
В итоге при выполнении кода мы получим следующий консольный вывод:
number = 1 number = 2 number = 3 number = 4 Работа программы завершена
Для цикла while также можно определить дополнительный блок else, инструкции которого выполняются, когда условие равно False:
number = 1
while number < 5:
print(f"number = {number}")
number += 1
else:
print(f"number = {number}. Работа цикла завершена")
print("Работа программы завершена")
То есть в данном случае сначала проверяется условие и выполняются инструкции while. Затем, когда условие становится равным False, выполняются инструкции из блока else. Обратите внимание, что инструкции из блока else также имеют отступы от начала конструкции цикла. В итоге в данном случае мы получим следующий консольный вывод:
number = 1 number = 2 number = 3 number = 4 number =5. Работа цикла завершена Работа программы завершена
Блок else может быть полезен, если условие изначально равно False, и мы можем выполнить некоторые действия по этому поводу:
number = 10
while number < 5:
print(f"number = {number}")
number += 1
else:
print(f"number = {number}. Работа цикла завершена")
print("Работа программы завершена")
В данном случае условие number < 5 изначально равно False, поэтому цикл не выполняет ни одной итерации и сразу переходит в блоку else.
Другой тип циклов представляет конструкция for. Этот цикл пробегается по набору значений, помещает каждое значение в переменную, и затем в цикле мы можем с этой переменной производить различные действия. Формальное определение цикла for:
for переменная in набор_значений: инструкции
После ключевого слова for идет название переменной, в которую будут помещаться значения. Затем после оператора in указывается набор значений и двоеточие.
А со следующей строки располагается блок инструкций цикла, которые также должны иметь отступы от начала цикла.
При выполнении цикла Python последовательно получает все значения из набора и передает их переменную. Когда все значения из набора будут перебраны, цикл завершает свою работу.
В качестве набора значений, например, можно рассматривать строку, которая по сути представляет набор символов. Посмотрим на примере:
message = "Hello"
for c in message:
print(c)
В цикле определяется переменную c, после оператора in в качестве перебираемого набора указана переменная message, которая хранит
строку "Hello". В итоге цикл for будет перебираеть последовательно все символы из строки message и помещать их в переменную c. Блок самого цикла
состоит из одной инструкции, которая выводит значение переменной с на консоль. Консольный вывод программы:
H e l l o
Нередко в связке с циклом for применяется встроенная функция range(), которая генерирует числовую последовательность:
for n in range(10):
print(n, end=" ")
Если функцию range передается один параметр, то он означает максимальное значение диапазона чисел. В данном случае генерируется последовательность от 0 до 10 (не включительно). В итоге мы получим следующий консольный вывод:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Также в функцию range() можно передать минимальное значение диапазона
for n in range(4, 10):
print(n, end=" ")
Здесь генерируется последовательность от 4 до 10 (не включая). Консольный вывод:
4 5 6 7 8 9
Также в функцию range() можно передать третий параметр, который указывает на приращение:
for n in range(0, 10, 2):
print(n, end=" ")
Здесь генерируется последовательность от 0 до 10 (не включая) с приращением 2. Консольный вывод:
0 2 4 6 8
Цикл for также может иметь дополнительный блок else, который выполняется после завершения цикла:
message = "Hello"
for c in message:
print(c)
else:
print(f"Последний символ: {c}. Цикл завершен");
print("Работа программы завершена") # инструкция не имеет отступа, поэтому не относится к else
В данном случае мы получим следующий консольный вывод:
H e l l o Последний символ: o. Цикл завершен Работа программы завершена
Стоит отметить, что блок else имеет доступ ко всем переменным, которые определены в цикле for.
Одни циклы внутри себя могут содержать другие циклы. Рассмотрим на примере вывода таблицы умножения:
i = 1
j = 1
while i < 10:
while j < 10:
print(i * j, end="\t")
j += 1
print("\n")
j = 1
i += 1
Внешний цикл while i < 10: срабатывает 9 раз пока переменная i не станет равна 10. Внутри этого цикла срабатывает
внутренний цикл while j < 10:. Внутренний цикл также срабатывает 9 раз пока переменная j не станет равна 10.
Причем все 9 итераций внутреннего цикла срабатывают в рамках одной итерации внешнего цикла.
В каждой итерации внутреннего цикла на консоль будет выводится произведение чисел i и j. Затем значение переменной j увеличивается на единицу. Когда внутренний цикл закончил работу, значений переменной j сбрасывается в 1, а значение переменной i увеличивается на единицу и происходит переход к следующей итерации внешнего цикла. И все повторяется, пока переменная i не станет равна 10. Соответственно внутренний цикл сработает всего 81 раз для всех итераций внешнего цикла. В итоге мы получим следующий консольный вывод:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 4 6 8 10 12 14 16 18 3 6 9 12 15 18 21 24 27 4 8 12 16 20 24 28 32 36 5 10 15 20 25 30 35 40 45 6 12 18 24 30 36 42 48 54 7 14 21 28 35 42 49 56 63 8 16 24 32 40 48 56 64 72 9 18 27 36 45 54 63 72 81
Подобным образом можно определять вложенные циклы for:
for c1 in "ab":
for c2 in "ba":
print(f"{c1}{c2}")
В данном случае внешний цикл проходит по строке "ab" и каждый символ помещает в переменную c1. Внутренний цикл проходит по строке "ba", помещает каждый символ строки в переменную c2 и выводит сочетание обоих символов на консоль. То есть в итоге мы получим все возможные сочетания символов a и b:
ab aa bb ba
Для управления циклом мы можем использовать специальные операторы break и continue. Оператор break осуществляет выход из цикла. А оператор continue выполняет переход к следующей итерации цикла.
Оператор break может использоваться, если в цикле образуются условия, которые несовместимы с его дальнейшим выполнением. Рассмотрим следующий пример:
number = 0
while number < 5:
number += 1
if number == 3 : # если number = 3, выходим из цикла
break
print(f"number = {number}")
Здесь цикл while проверяет условие number < 5. И пока number не равно 5, предполагается, что значение number будет
выводиться на консоль. Однако внутри цикла также проверяется другое условие: if number == 3. То есть, если значение number равно 3, то с помощью
оператора break выходим из цикла. И в итоге мы получим следующий консольный вывод:
number = 1 number = 2
В отличие от оператора break оператор continue выполняет переход к следующей
итерации цикла без его завершения. Например, в предыдущем примере заменим break на continue:
number = 0
while number < 5:
number += 1
if number == 3 : # если number = 3, переходим к новой итерации цикла
continue
print(f"number = {number}")
И в этом случае если значение переменной number равно 3, последующие инструкции после оператора continue не будут выполняться:
number = 1 number = 2 number = 4 number = 5