Циклы python — for и while представляют собой операторы языка программирования, то есть операторы итерации, которые позволяют повторять код определенное количество раз.

Синтаксис цикла For

Как уже упоминалось ранее, цикл for в Python является итератором, основанным на цикле. Он проходит по элементам list и tuple, строкам, ключам словаря и другим итерируемым объектам.

В Python цикл начинается с ключевого слова for, за которым следует произвольное имя переменной, которое будет хранить значения следующего объекта последовательности. Общий синтаксис for...in в python выглядит следующим образом:

for <переменная> in <последовательность>:
    <действие>
else:
    <действие>

Элементы «последовательности» перебираются один за другим «переменной» цикла; если быть точным, переменная указывает на элементы. Для каждого элемента выполняется «действие».

Пример простого цикла for в Python:

>>> languages = ["C", "C++", "Perl", "Python"]
>>> for x in languages:
...     print(x)
...
C
C++
Perl
Python
>>>

Блок else является особенным; в то время как программист, работающий на Perl знаком с ним, это неизвестная конструкция для программистов, которые работают на C и C++. Семантически он работает точно так же, как и в цикле while.

Он будет выполнен только в том случае, если цикл не был «остановлен» оператором break. Таким образом, он будет выполнен только после того, как все элементы последовательности будут пройдены.

Оператор прерывания в python — break

Если в программе цикл for должен быть прерван оператором break, цикл будет завершен, и поток программы будет продолжен без выполнения действий из else.

Обычно фразы break в pyton связаны с условными операторами.

edibles = ["отбивные", "пельмени", "яйца", "орехи"]

for food in edibles:
    if food == "пельмени":
        print("Я не ем пельмени!")
        break
    print("Отлично, вкусные " + food)
else:
    print("Хорошо, что не было пельменей!")
print("Ужин окончен.")

Если мы запустим этот код, получим следующий результат:

Отлично, вкусные отбивные
Я не ем пельмени!
Ужин окончен.

Удалим «пельмени» из нашего списка еды и получим следующее:

Отлично, вкусные отбивные
Отлично, вкусные яйца
Отлично, вкусные орехи
Хорошо, что не было пельменей!
Ужин окончен.

Оператор пропуска python — continue

Предположим, нам «пельмени» нам нужно просто пропустить и продолжить прием пищи. Тогда нужно использовать оператор continue, для перехода к следующему элементу.

В следующем маленьком скрипте python мы используем continue, чтобы продолжить, итерацию по списку, когда мы сталкиваемся с пельменями.

edibles = ["отбивные", "пельмени", "яйца", "орехи"]

for food in edibles:
    if food == "пельмени":
        print("Я не ем пельмени!")
        continue
    print("Отлично, вкусные " + food)
else:
    print("Ненавижу пельмени!")
print("Ужин окончен.")

Результат будет следующим:

Отлично, вкусные отбивные
Я не ем пельмени!
Отлично, вкусные яйца
Отлично, вкусные орехи
Ненавижу пельмени!
Ужин окончен.

Итерация по спискам с функцией range()

Если вам нужно получить доступ к индексам списка, не очевидно как использовать цикл for для этой задачи. Мы можем получить доступ ко всем элементам, но индекс элемента остается недоступным. Есть способ получить доступ как к индексу элемента, так и к самому элементу. Для этого используйте функцию range() в сочетании с функцией длины len():

fibonacci = [0,1,1,2,3,5,8,13,21]

for i in range(len(fibonacci)):
    print(i,fibonacci[i])

Вы получите следующий вывод:

0 0
1 1
2 1
3 2
4 3
5 5
6 8
7 13
8 21

Примечание. Если вы примените len() к list или tuple, получите соответствующее количество элементов этой последовательности.

Подводные камни итераций по спискам

Если вы перебираете список, лучше избегать изменения списка в теле цикла. Чтобы наглядно увидеть, что может случиться, посмотрите на следующий пример:

colours = ["красный"]

for i in colours:
    if i == "красный":
        colours += ["черный"]
    if i == "черный":
        colours += ["белый"]
print(colours)

Что выведет print(colours)?

['красный', 'черный', 'белый']

Чтобы избежать этого, лучше всего работать с копией с помощью срезов, как сделано в следующем примере:

colours = ["красный"]

for i in colours[:]:
    if i == "красный":
        colours += ["черный"]
    if i == "черный":
        colours += ["белый"]
print(colours)

В результате вы получите следующее:

['красный', 'черный']

Мы изменили список colours, но данное изменение не повлияло на цикл. Элементы, которые должны быть итерированы, остаются неизменными во выполнения цикла.

Enumerate в python 3

Enumerate — встроенная функция Python. Большинство новичков и даже некоторые продвинутые программисты не знают о ней. Она позволяет нам автоматически считать итерации цикла. Вот пример:

for counter, value in enumerate(some_list):
    print(counter, value)

Функция enumerate также принимает необязательный аргумент (значение начала отсчета, по умолчанию 0), который делает ее еще более полезной.

my_list = ['яблоко', 'банан', 'вишня', 'персик']

for c, value in enumerate(my_list, 1):
    print(c, value)

# Результат:
# 1 яблоко
# 2 банан
# 3 вишня
# 4 персик

Если вы опытный разработчик, или даже новичок, вы, несомненно, слышали о функции Python range(). Но что же она делает? В двух словах, она генерирует список чисел, который обычно используется для работы с циклом for. Существует много вариантов использования. Зачастую, ее используют, когда нужно выполнить действие X раз, где вы можете использовать индекс. В других случаях вам, возможно, понадобится сделать итерацию по списку (или по другому итерируемому объекту), имея доступ к индексу.

Функция range() имеет небольшие отличия в работе на версии Python 2.x и 3.x , тем не менее у них остается одинаковая концепция. К этому вопросу мы доберемся немного позже.

Параметры range: star, stop, шаг

Функция range() принимает три параметра, например:

range(stop)

1. stop: количество целых чисел для генерации, начиная с нуля. Например, range(3) == [0, 1, 2].

range([start], stop[, step])

1. start: число начала последовательности.
2. stop: генерирует число до данного числа, но не включая его.
3. step: разница между каждым числом из последовательности.

Обратите внимание:

• Все параметры должны быть целыми числами.
• Каждый из параметров может быть положительным или отрицательным.
• range() (и Python в целом) основана на индексе 0, означая, что список индексов начинается с 0, а не 1, например. Синтаксис, предоставляющий доступ к первому элементу в списке — mylist[0]. Поэтому, последнее целое число, сгенерированное функцией range() зависит от stop, но не будет включать его. Например, range(0, 5) генерирует целые числа 0, 1, 2, 3, 4, но не включая 5.

Примеры функции range()

Простое применение с циклом for:

>>> # 5 чисел начиная с 0
>>> for i in range(5):
	    print(i)

	
0
1
2
3
4
>>> # числа с 3 до 6 (не включая его)
>>> for i in range(3, 6):
	    print(i)

3
4
5
>>> # числа с 4 до 10 (не включая его) с шагом 2
>>> for i in range(4, 10, 2):
	    print(i)

4
6
8
>>> # числа с 0 до -10 (не включая его) с шагом -2
>>> for i in range(0, -10, -2):
	    print(i)

0
-2
-4
-6
-8

А это пример итерации по списку.

>>> my_list = ['один', 'два', 'три', 'четыре', 'пять']
>>> my_list_len = len(my_list)
>>> for i in range(0, my_list_len):
	    print(my_list[i])

один
два
три
четыре
пять

В качестве параметра stop мы передали длину списка (5).

Range полезна в итерации с условиями. Рассмотрим примере песни “99 Bottles of Beer on the Wall…” со следующим кодом:

for i in range(99, 0, -1):
	if i == 1:
		print('1 bottle of beer on the wall, 1 bottle of beer!')
		print('So take it down, pass it around, no more bottles of beer on the wall!')
	elif i == 2:
		print('2 more bottles of beer on the wall, 2 more bottles of beer!')
		print('So take one down, pass it around, 1 more bottle of beer on the wall!')
	else:
		print('{0} bottles of beer on the wall, {0} bottles of beer!'.format(i))
		print('So take it down, pass it around, {0} more bottles of beer on the wall!'.format(i - 1))

Мы получаем следующий результат:

99 bottles of beer on the wall, 99 bottles of beer!
So take one down, pass it around, 98 more bottles of beer on the wall!
98 bottles of beer on the wall, 98 bottles of beer!
So take one down, pass it around, 97 more bottles of beer on the wall!
97 bottles of beer on the wall, 97 bottles of beer!
So take one down, pass it around, 96 more bottles of beer on the wall!
...
3 bottles of beer on the wall, 3 bottles of beer!
So take one down, pass it around, 2 more bottles of beer on the wall!
2 more bottles of beer on the wall, 2 more bottles of beer!
So take one down, pass it around, 1 more bottle of beer on the wall!
1 bottle of beer on the wall, 1 bottle of beer!
So take it down, pass it around, no more bottles of beer on the wall!

Прекрасно! Наконец-то вы видите настоящую силу Python. Если вы еще немного в замешательстве, рекомендую прочитать статью 99 бутылок пива (Википедия).

range против функций xrange в python

Вы должно быть слышали о функции, известной как xrange(). Эта функция представлена в Python 2.x, и была переименована в range() в Python 3.x. Так в чем же разница? В Python 2.x range() создавала список, а xrange() возвращала итератор — объект последовательности. Мы можем увидеть это в следующем примере:

# Python 3.x
>>> range(1)
range(0, 1)
>>> type(range(1))
<class 'range'>

# Python 2.x
>>> range(1)
[0]
>>> type(range(1))
<class 'list'>

В Python 3.x. у функции range() есть свой собственный тип. Говоря языком простых терминов, если вы хотите воспользоваться range() в цикле for, вы сделаете это с легкостью. Однако вы не можете использовать его как объект списка. Например, вы не можете разбить на срезы тип range.

Когда вы используете итератор, каждый цикл оператора for выдает мгновенно последующий номер на лету. В то время как исходная функция range() производит все числа мгновенно, прежде чем цикл for начнет выполняться.

Проблема с исходной функцией range() (в Python 2.x) заключалась в том, что она требовала очень большой объем памяти при создании большого количества чисел. Однако в нем, как правило, можно работать быстрее с небольшим количеством чисел.

Обратите внимание, что в Python 3.x вы все равно можете создать список, передав генератор, возвращенный функции list(). Следующим образом:

>>> list_of_ints = list(range(3))
>>> list_of_ints
[0, 1, 2]

Чтобы увидеть разницу в скорости действия в функции range() и xrange(), посмотрите эту статью (english).

Использование float с функцией range()

К сожалению, функция range() не поддерживает тип float. Тем не менее, не спешите расстраиваться! Мы можем легко использовать его с помощью данной функции. Есть несколько способов сделать это, вот один из них.

>>> # все аргументы обязательны
>>> def frange(start, stop, step):
	    i = start
	    while i < stop:
	        yield i
	        i += step

>>> for i in frange(0.5, 1.0, 0.1):
	    print(i)

0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0

Тест на знание функции Range

for i in range(-1, -10)