🐍 Самоучитель по Python для начинающих. Часть 10: Условный цикл while

Разберем особенности условного цикла: в каких случаях необходимо использовать while, как управлять работой бесконечного цикла, и когда while лучше заменить циклом for. В конце статьи – практические задания и пример простейшей игры.

Цикл while в Python

В прошлой статье мы изучали цикл for – он используется в тех случаях, когда заранее известно количество итераций, совершаемых в цикле. Число исполнений цикла for определяется функцией range() или размером коллекции. Если диапазон значений не известен заранее, необходимо использовать другой цикл – while: он выполняется, пока не наступит определенное событие (или не выполнится необходимое условие). По этой причине цикл while называют условным. Вот пример простейшего цикла while – он выполняется, пока пользователь не введет 0:

n = int(input())
while n != 0:
    print(n + 5)
    n = int(input())

Цикл while также часто называют бесконечным, поскольку он может выполняться до тех пор, пока пользователь не остановит его нажатием определенной клавиши. Бесконечные циклы можно создавать намеренно – для выполнения фонового скрипта, игры, прикладной программы. Но иногда цикл while может стать бесконечным из-за ошибки. Например, если в приведенном выше коде не указать ввод новой переменной n = int(input()) в теле цикла, while будет бесконечно выводить одно и то же значение, пока пользователь не остановит выполнение программы нажатием Ctrl + C.

Управление бесконечным циклом while в Питоне

Самый простой способ управления бесконечным циклом – использование оператора break. В приведенном ниже коде список lst генерируется случайным образом, и до начала цикла его длина неизвестна. Однако выполнение цикла можно оставить, как только список опустеет в результате многократного выполнения операции pop():

import random
lst = [i for i in range(random.randint(5, 500))]
while True:
    if not lst:
        break
    print(lst.pop())

Если выполнение цикла не остановить сразу же, как только список опустеет, появится ошибка:

IndexError: pop from empty list

Оператор break также помогает сократить количество итераций и прекратить выполнение программы, как только нужное решение найдено. Например, таким образом можно найти наименьший делитель числа n, отличный от 1:

n = int(input())
i = 2
while True:
    if n % i == 0:
        break
    i += 1
print(i)

Помимо break, управлять бесконечным циклом можно с помощью флагов (сигнальных меток). В приведенном ниже примере программа бесконечно запрашивает у пользователя ввод любого слова, пока пользователь не введет exit. Это событие меняет статус цикла на False, и работа программы завершается:

text = 'Введите любое слово: '
text += '\nИли введите exit для выхода: '

active = True
while active:
    message = input(text)
    if message == 'exit':
        active = False
    else: 
        print(message)

Пропуск итераций в цикле while

Оператор continue можно использовать для пропуска операций, если элементы не соответствуют заданным критериям. Этот код работает, пока не будет сформирован список из 5 элементов – при этом в список не включаются числа в диапазоне между 90 и 120, а также число 50:

sp = []
while len(sp) < 5:
    num = int(input())
    if num == 50 or 90 <= num <= 120:
        continue
    sp.append(num)  
print(sp)

Если пользователь введет набор цифр 45 50 121 119 95 105 3 4 7, в список будут добавлены только числа, соответствующие критериям:

[45, 121, 3, 4, 7]

Особенности цикла while

1. В цикле while можно использовать опциональный параметр else. В этом примере процедура pop() выполняется, пока список не опустеет, после чего выводится сообщение Список пуст:

import random
lst = [i for i in range(random.randint(5, 500))]
while len(lst) > 1:
    print(lst.pop())
else:
    print('Список пуст')

2. В цикле while можно использовать любое количество условий и условных операторов and, or, иnot:

n = int(input())
while True:
    if n == 0:
        break
    elif n > 50 or n <= -50:
        break
    elif n % 2 == 0:
        break
    print(n / 5)
    n = int(input())

3. Цикл while может быть вложенным. Этот код выводит простые числа из диапазона от 2 до 100:

i = 2
while(i < 100):
   j = 2
   while j <= i / j:
      if not i % j:
          break
      j = j + 1
   if j > i / j:
       print(f'{i} - простое число')
   i = i + 1

4. В качестве вложенных циклов while могут включать в себя циклы for. Этот код, к примеру, будет бесконечно печатать цифры в диапазоне от 0 до 5:

while True:
    for i in range(5):
        print(i)

5. Любой цикл for можно заменить циклом while, но обратное возможно только в том случае, когда количество итераций можно определить до начала цикла. К примеру, эти циклы while и for равнозначны – оба печатают цифры от 0 до 9:

i = 0
while i < 10:
    print(i)
    i += 1

for i in range(10):
    print(i)

А этот цикл while заменить циклом for невозможно – программа будет бесконечно возводить в квадрат все введенные пользователем числа, пока не получит 0:

n = int(input())
while True:
    if n == 0:
        break
    print(n ** 2)
    n = int(input())

Практика

Задание 1

Напишите программу, которая принимает на вход целые числа и вычисляет их сумму, пока пользователь не введет 0.

Пример ввода:

4
5
6
0

Вывод:

15

Решение:

summa = 0
while True:
    n = int(input())
    summa += n
    if n == 0:
        break
print(summa)

Задание 2

Напишите программу, которая получает от пользователя число n > 100, и вычисляет (без использования методов строк) произведение цифр, из которых n состоит.

Пример ввода:

335

Вывод:

45

Решение:

n = int(input())
prod = 1

while n:
    prod *= n % 10
    n //= 10
print(prod)

Задание 3

Напишите программу, которая получает на вход два числа a и b, и находит наименьшее число c, которое без остатка делится на a и b.

Пример ввода:

7
12

Вывод:

84

Решение:

a, b = int(input()), int(input())
c = a
while c % b:
    c += a
print(c)

Задание 4

Напишите программу, которая составляет строку из полученных от пользователя слов, пока длина строки не достигнет 50 символов. Слова, начинающиеся с гласных, в строку не включаются.

Пример ввода:

о
бойся
Бармаглота
сын
он
так
свиреп
и
дик
а
в глуще
рымит

Вывод:

бойся Бармаглота сын так свиреп дик в глуще рымит

Решение:

st = ''
while len(st) < 50:
    word = input()
    if word[0] in 'аиеёоуыэюя':
        continue
    st += ' ' + word
print(st)

Задание 5

Напишите программу для конвертации числа из десятичного системы в двоичную без использования функции bin().

Пример ввода:

25

Вывод:

11001

Решение:

n = int(input())
result = ''
while n > 0:
    result = str(n % 2) + result
    n = n // 2
print(result)

Задание 6

Напишите программу, которая получает на вход число и без использования строковых методов переставляет цифры в обратном порядке.

Пример ввода:

176435

Вывод:

534671

Решение:

n = int(input())
rev = 0
while n!= 0:
    r = n % 10
    rev = rev * 10 + r
    n = n // 10
print(rev)

Задание 7

Напишите программу для вычисления факториала числа n без использования функции math.factorial().

Пример ввода:

7

Вывод:

5040

Решение:

n = int(input())
fact = 1

while n > 1:
    fact *= n 
    n -= 1
print(fact)

Задание 8

Напишите программу, которая получает от пользователя число n и определяет, является ли оно простым, или у него есть делители, кроме 1 и самого себя.

Пример ввода:

60

Вывод:

60 делится на 2
60 делится на 3
60 делится на 4
60 делится на 5
60 делится на 6
60 делится на 10
60 делится на 12
60 делится на 15
60 делится на 20
60 делится на 30
Таким образом, 60 не является простым числом

Решение:

n = int(input())
flag = False
i = 2
while i < n:
    if n % i ==0:
        flag = True
        print(f'{n} делится на {i}')
    i += 1   
if flag:
    print(f'Таким образом, {n} не является простым числом')
else:
    print(f'{n} - простое число')

Задание 9

Напишите программу, использующую вложенный цикл while для вывода треугольника размером n x n х n, состоящего из символов*.

Пример ввода:

6

Вывод:

*
**
***
****
*****
******

Решение:

n = int(input())
i, j = 0, 0
while i < n:
    while j <= i:
        print('*', end='')
        j += 1
    j = 0
    i += 1
    print('')

Задание 10

Напишите программу для запоминания английских названий месяцев:

1. Русские названия месяцев выводятся в случайном порядке с помощью метода random.shuffle().

2. Пользователь получает три попытки для написания правильного названия на английском.

3. После трех неверных попыток программа переходит к другому слову.

Пример ввода:

Месяц март по-английски называется: march
Месяц январь по-английски называется: January
Месяц август по-английски называется: august
Месяц май по-английски называется: may
Месяц апрель по-английски называется: aprile
Неверно! Осталось попыток: 2
Месяц апрель по-английски называется: aprill
Неверно! Осталось попыток: 1
Месяц апрель по-английски называется: appril
Неверно! Осталось попыток: 0
Попытки исчерпаны!
Месяц июль по-английски называется: july
Месяц сентябрь по-английски называется: september
Месяц июнь по-английски называется: june
Месяц октябрь по-английски называется: october
Месяц ноябрь по-английски называется: november
Месяц декабрь по-английски называется: december
Месяц февраль по-английски называется: february

Вывод:

Конец игры
Количество правильных ответов: 11
Число ошибок: 3

Решение:

import random
correct, wrong, attempts = 0, 0, 3
months = {'январь': 'January', 'февраль': 'February', 'март': 'March',
          'апрель': 'April', 'май': 'May', 'июнь': 'June',
           'июль': 'July', 'август': 'August', 'сентябрь': 'September',
          'октябрь': 'October', 'ноябрь': 'November', 'декабрь': 'December'}
rand_keys = list(months.keys())
random.shuffle(rand_keys)
for key in rand_keys:
    counter = 0
    while counter < attempts:
        spelling = input(f'Месяц {key} по-английски называется: ')
        if spelling.title() == months[key]:
            correct += 1
            break
        else:
            counter += 1
            wrong += 1
            print(f'Неверно! Осталось попыток: {attempts - counter}')
    else:
        print(f'Попытки исчерпаны!')
        
print('Конец игры')
print(f'Количество правильных ответов: {correct}')
print(f'Число ошибок: {wrong}')

Подведем итоги

Цикл while используют в случаях, когда число итераций невозможно оценить заранее. Во всех остальных случаях лучше применять цикл for. Чтобы цикл while случайно не превратился в бесконечный, стоит продумать все события и условия, которые должны приводить к своевременному прерыванию программы.

В следующей статье приступим к изучению функций.

Содержание самоучителя

1. Особенности, сферы применения, установка, онлайн IDE
2. Все, что нужно для изучения Python с нуля – книги, сайты, каналы и курсы
3. Типы данных: преобразование и базовые операции
4. Методы работы со строками
5. Методы работы со списками и списковыми включениями
6. Методы работы со словарями и генераторами словарей
7. Методы работы с кортежами
8. Методы работы со множествами
9. Особенности цикла for
10. Условный цикл while
11. Функции с позиционными и именованными аргументами
    
12. Анонимные функции
    
13. Рекурсивные функции
    
14. Функции высшего порядка, замыкания и декораторы
    
15. Методы работы с файлами и файловой системой
    
16. Регулярные выражения
    
17. Основы скрапинга и парсинга
    
18. Основы ООП: инкапсуляция и наследование
    
19. Основы ООП – абстракция и полиморфизм
    
20. Графический интерфейс на Tkinter
    
21. Основы разработки игр на Pygame
    
22. Основы работы с SQLite
    
23. Основы веб-разработки на Flask
    
24. Основы работы с NumPy
    
25. Основы анализа данных с Pandas