Для выполнения повторяющихся, однотипных операций в программировании используются циклы. В Python таких циклов два:
- for – счетный цикл, повторяется определенное количество раз;
- while – условный цикл, повторяется до выполнения определенного условия.
В этой статье мы разберем цикл for, а в следующей – while.
Назначение цикла for в Python
Цикл for используется в двух случаях:
- Если нужно выполнить одну операцию (или набор из нескольких различных действий) определенное количество раз.
- Если необходимо провести итерацию (перебор) элементов коллекции – списка, строки, словаря, кортежа, множества – одновременно выполняя какие-либо операции с этими элементами.
В любом из этих случаев цикл for может быть:
- простым – состоящим из одного for-цикла;
- вложенным – состоящим из двух и более for-циклов.
Кроме того, цикл может содержать:
- простые и многоуровневые условия
if… elif… else; - оператор
breakдля прерывания иcontinueдля перехода к следующей итерации.
Каждый из этих вариантов мы рассмотрим ниже.
Структура простого цикла Python for
Простой цикл for выглядит так:
for название_переменной in range(число_повторений):
тело цикла
Простейший пример такого цикла:
>>> for i in range(5):
print('Python')
Python
Python
Python
Python
Python
Другой пример простого цикла – перебор элементов какой-либо коллекции:
for название_переменной in название_коллекции:
тело цикла
Код и результат работы подобного цикла выглядят так:
>>> for i in 'Python':
print(i)
P
y
t
h
o
n
Первая строка, открывающая цикл for, завершается двоеточием:. Такие двоеточия используются во многих конструкциях Python, не только в for, и каждый раз, обнаруживая :, интерпретатор будет ожидать индентацию (отступ) на следующей строке. Отступы в Python разделяют код на логические блоки (в других языках такое разделение происходит с помощью иных знаков – фигурных скобок, точки с запятой). В соответствии с руководством PEP8, отступ может состоять либо из 4 пробелов, либо из одного символа табуляции Tab. Индентация пробелами – предпочтительна, табами – допустима. Однако недопустимо смешивать пробелы и табуляцию – это сразу же приведет к ошибке:
TabError: inconsistent use of tabs and spaces in indentation
Недостаток или избыток пробелов также приводят к ошибке, поскольку не дают интерпретатору определить, к какому именно логическому блоку относится фрагмент кода:
IndentationError: unindent does not match any outer indentation level
Структура вложенного цикла for
Любой цикл for может включать в себя другой for-цикл (или даже несколько):
lst1 = ['1', '2', '3', '4', '5']
lst2 = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
for i in lst1:
for j in lst2:
print(i + j)
Во время выполнения вложенного цикла Python сначала перебирает все элементы внутреннего цикла, а затем переходит к следующему элементу внешнего цикла:
1a
1b
1c
1d
1e
2a
2b
2c
2d
2e
3a
3b
3c
3d
3e
4a
4b
4c
4d
4e
5a
5b
5c
5d
5e
Структура цикла for с условием
Для проверки соответствия переменных (элементов) каким-либо условиям в Python используется конструкция вида if… elif… else…:
age = int(input('Сколько тебе лет? '))
if age < 7:
print('В какой детсад ходишь?')
elif 7 <= age <= 18:
print('В какой школе учишься?')
elif 18 <= age <= 23:
print('Учишься в ВУЗе?')
elif 60 <= age < 90 :
print('Уже не работаешь?')
elif age > 90:
print('Долгожитель!')
else:
print('Где работаешь?')
Разумеется, при решении более простых задач условие может выглядеть гораздо проще:
st = 'abracad5bra'
for i in st:
if not i.isalpha():
print(i)
Структура цикла for с прерыванием break и пропуском continue
Иногда цикл нужно завершить досрочно в связи с обнаружением
какого-либо значения или события. В этом случае используют оператор break:
st = '32ey.5yhsf$h%owe82038e-3q0dwaefsfdgfhyfWfd9fG'
for i in st:
if i.isdigit() and int(i) > 8:
break
Выполнение этого кода прервется, как только интерпретатор
дойдет до цифры 9 в строке st.
Помимо прерывания цикла, часто возникает необходимость не
совершать операцию (или набор действий) для определенного элемента. Для этого
используют оператор continue,
который переходит к следующей итерации при обнаружении элемента, который не
следует обрабатывать:
st = 'м.у$т^а>б(о@р'
for i in st:
if not i.isalpha():
continue
else:
print(i)
Этот код пропускает все символы, которые не являются буквами. Результат:
м
у
т
а
б
о
р
Ввод и вывод данных с помощью цикла for в Питоне
Цикл for часто используют для ввода данных. Например, так можно ввести вложенный список (матрицу) из n строк:
n = int(input())
lst = []
for i in range(n):
lst.append(list(map(int, input().split())))
А так матрицу можно вывести:
# 1-й способ вывода
for i in lst:
print(*i)
# 2-й способ вывода
for i in range(len(lst)):
for j in range(len(lst)):
print(lst[i][j], end=' ')
print()
print()
Результат вывода матрицы из 5 строк:
1 2 3 4 7
7 8 3 9 0
1 3 9 5 3
2 7 4 9 2
1 9 0 4 5
Особенности цикла for в Python
1. В цикле for может быть более одной переменной. Например, так можно вывести на экран элементы словаря:
>>> my_dict = {'цвет': 'красный', 'артикул': 'ABC123', 'цена': 650}
>>> for k, v in my_dict.items():
print(f'{k} - {v}')
цвет - красный
артикул - ABC123
цена - 650
2. Если переменная не используется в теле цикла, вместо названия можно указывать символ подчеркивания _ :
>>> mydict = {}
>>> for _ in range(int(input())):
k, v = input().split(': ')
mydict[k.capitalize()] = v.title()
3
жанр: ужасы, триллер
название: "мизери"
автор: стивен кинг
>>> print(mydict)
{'Жанр': 'Ужасы, Триллер', 'Название': '"Мизери"', 'Автор': 'Стивен Кинг'}
3. В цикле for можно использовать дополнительные параметры функции range() – старт и шаг:
>>> for i in range(1, 12, 2):
print('*' * i)
*
***
*****
*******
*********
***********
4. Для проверки множества условий в цикле for очень удобно использовать словарь:
ops = {'-':'a - b', '+':'a + b', '*': 'a * b', '/':'a / b'}
a, b = int(input('Введите значение a: ')), int(input('Введите значение b: '))
op = input('Введите знак операции: ')
if op in ops.keys():
print(eval(ops[op]))
else:
print('Поддерживаются операции +, -, * и /')
Без словаря код выглядел бы так:
a, b = int(input('Введите значение a: ')), int(input('Введите значение b: '))
op = input('Введите знак операции: ')
if op == '-':
print(a - b)
elif op == '+':
print(a + b)
elif op == '/':
print(a / b)
elif op == '*':
print(a * b)
else:
print('Поддерживаются операции +, -, * и /')
5. Несмотря на то, что во многих случаях цикл for – простой, вложенный, с условиями – можно заменить генератором или списковым включением, обычный цикл читается легче – сравните эти примеры:
Генератор:
my_dict = {s[0].lower(): s[1] for s in (input().split(': ') for _ in range(int(input())))}
Обычный цикл for:
for _ in range(int(input())):
k, v = input().split(': ')
my_dict[k.lower()] = v
Кроме того, решение многих задач с помощью циклов выглядит более понятным и интуитивным – сравните цикл и генератор для вычисления ряда Фибоначчи:
Цикл + кортежи:
f1, f2 = 1, 1
for i in range(int(input())):
print(f1)
f1, f2 = f2, f1 + f2
Генератор Фибоначчи:
fib = [1, 1]
calc = [fib.append(fib[i - 1] + fib[i - 2]) for i in range(2, int(input()))]
print(*fib)
6. Вложенные циклы делают код для ввода и вывода матриц (вложенных списков) довольно объемным. Предположим, что нужно написать программу для ввода и вывода матрицы n x m. При n = 4 и m = 3 результат вывода выглядит так:
2 5 6
1 7 8
9 0 3
4 7 5
Сравним код ввода и вывода, написанный с применением вложенных циклов и код, реализованный с помощью генератора:
Вложенные циклы:
n, m = int(input()), int(input())
matrix = []
for i in range(n):
matrix.append([])
for j in range(m):
temp = input()
matrix[i].append(temp)
for i in range(n):
for j in range(m):
print(matrix[i][j], end=' ')
print()
Генератор:
n, m = int(input()), int(input())
matrix = [[input() for word in range(m)] for _ in range(n)]
[print(*i) for i in matrix]
7. Хотя генераторы и списковые включения являются, по сути, сжатой формой записи цикла, в синтаксисе циклов и генераторов есть различия. Например, в генераторax и списковыx включениях, в отличие от циклов, не используются операторы break и continue – вместо этого условие формулируется по-другому:
Цикл:
st = input()
sp = []
for i in st:
if i.isalpha():
sp.append(i)
else:
continue
print(sp)
Генератор:
sp2 = [i for i in st if i.isalpha()]
print(sp2)
8. Для параллельной итерации вместо вложенного цикла удобнее использовать простой for вместе с функцией zip():
>>> list1 = ['а', 'б', 'в', 'г', 'д']
>>> list2 = [1, 2, 3, 4, 5]
>>> for i, j in zip(list1, list2):
print(i + str(j))
а1
б2
в3
г4
д5
Другой способ параллельной итерации – использование индекса одного из списков. Для обращения к индексам в range() включают функцию len():
>>> lst1 = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
>>> lst2 = [11, 12, 13, 14, 15]
>>> for i in range(len(lst1)):
print(lst1[i], lst2[i])
a 11
b 12
c 13
d 14
e 15
9. Для работы с индексами в цикле часто используется функция enumerate():
>>> my_list = ['хард-рок', 'хэви-метал', 'хип-хоп', 'рэп', 'панк-рок']
>>> for i, j in enumerate(my_list):
print(i, j)
0 хард-рок
1 хэви-метал
2 хип-хоп
3 рэп
4 панк-рок
10. При решении задач в циклах часто используют счетчики. Так, например, можно подсчитать количество отрицательных чисел:
lst = [5, 6, -3, 1, 12, -2, -7, 8, 3, 2]
k = 0
for i in lst:
if i < 0:
k += 1
print(f'Количество отрицательных чисел: {k}')
Результат:
Количество отрицательных чисел: 3
Практика
Задание 1
Напишите программу, которая получает от пользователя число n и выводит n строк с результатом умножения чисел от 1 до n на символ *.
Пример ввода:
7
Вывод:
Умножаю * на 1: *
Умножаю * на 2: **
Умножаю * на 3: ***
Умножаю * на 4: ****
Умножаю * на 5: *****
Умножаю * на 6: ******
Умножаю * на 7: *******
Решение:
n = int(input())
for i in range(1, n + 1):
print(f"Умножаю * на {i}: {'*' * i}")
Задание 2
Напишите программу, которая получает от пользователя строку целых чисел, и выводит:
- Количество положительных чисел.
- Произведение всех отрицательных чисел.
- Минимальное и максимальное числа без использования функций min() и max().
Пример ввода:
3 -5 2 4 12 7 3 4 6 9 25 -50 12 35 2 11
Вывод:
Количество положительных чисел: 14
Произведение отрицательных чисел: 250
Минимальное число: -50
Максимальное число: 35
Решение:
lst = map(int, input().split())
pos = 0
neg_prod = 1
min_num = 0
max_num = 0
for i in lst:
if i > 0:
pos += 1
elif i < 0:
neg_prod *= i
if i < min_num:
min_num = i
elif i > max_num:
max_num = i
print(f'Количество положительных чисел: {pos}')
print(f'Произведение отрицательных чисел: {neg_prod}')
print(f'Минимальное число: {min_num}')
print(f'Максимальное число: {max_num}')
Задание 3
Напишите программу, которая создает вложенный список из n строк, полученных от пользователя, и выводит сумму и произведение элементов каждого подсписка (без использования sum() и math.prod()).
Пример ввода:
6
4 5 6 7 8
2 1 3 9 8
6 4 3 2 6
9 7 6 3 2
1 4 5 7 2
7 3 2 1 6
Вывод:
Подсписок 0: сумма чисел = 30, произведение = 6720
Подсписок 1: сумма чисел = 53, произведение = 2903040
Подсписок 2: сумма чисел = 74, произведение = 2508226560
Подсписок 3: сумма чисел = 101, произведение = 5688657838080
Подсписок 4: сумма чисел = 120, произведение = 1592824194662400
Подсписок 5: сумма чисел = 139, произведение = 401391697054924800
Решение:
n = int(input())
lst = []
for i in range(n):
lst.append(list(map(int, input().split())))
summa = 0
prod = 1
for i, j in enumerate(lst):
for num in j:
summa += num
prod *= num
print(f'Подсписок {i}: сумма чисел = {summa}, произведение = {prod}')
Задание 4
Напишите программу, которая получает от пользователя строку текста и число n, а затем выводит вложенный список, в котором n последовательных элементов принадлежат разным подспискам.
Пример ввода:
абвгдеёжзийклмнопрстуфхцчшщъыьэюя
9
Вывод:
[['а', 'и', 'с', 'ъ'], ['б', 'й', 'т', 'ы'], ['в', 'к', 'у', 'ь'], ['г', 'л', 'ф', 'э'], ['д', 'м', 'х', 'ю'], ['е', 'н', 'ц', 'я'], ['ё', 'о', 'ч'], ['ж', 'п', 'ш'], ['з', 'р', 'щ']]
Решение:
st = list(input())
n = int(input())
result = []
for i in range(n):
result.append(st[i::n])
print(result)
Задание 5
Напишите программу для транспонирования квадратной матрицы.
Пример ввода:
5
1 4 7 8 9
3 5 6 1 0
8 2 4 7 2
8 1 0 3 6
5 4 9 1 2
Вывод:
1 3 8 8 5
4 5 2 1 4
7 6 4 0 9
8 1 7 3 1
9 0 2 6 2
Решение:
n = int(input())
matrix = [input().split() for _ in range(n)]
for i in range(n):
for j in range(i, n):
matrix[i][j], matrix[j][i] = matrix[j][i], matrix[i][j]
for i in matrix:
print(*i)
Задание 6
Напишите программу, которая выводит на экран снежинку размера n x n. Элементы снежинки состоят из символов *, фон – из точек.
Пример ввода:
15
Вывод:
* . . . . . . * . . . . . . *
. * . . . . . * . . . . . * .
. . * . . . . * . . . . * . .
. . . * . . . * . . . * . . .
. . . . * . . * . . * . . . .
. . . . . * . * . * . . . . .
. . . . . . * * * . . . . . .
* * * * * * * * * * * * * * *
. . . . . . * * * . . . . . .
. . . . . * . * . * . . . . .
. . . . * . . * . . * . . . .
. . . * . . . * . . . * . . .
. . * . . . . * . . . . * . .
. * . . . . . * . . . . . * .
* . . . . . . * . . . . . . *
Решение:
n = int(input())
snowflake = [['.'] * n for _ in range(n)]
for i in range(n):
for j in range(n):
if i == n // 2 or j == n // 2:
snowflake[i][j] = '*'
elif i == j or i + j + 1 == n:
snowflake[i][j] = '*'
for line in snowflake:
print(*line)
Задание 7
Напишите программу, которая:
- создает квадратную матрицу из полученных на вход строк;
- проверяет, является ли матрица симметричной относительно побочной диагонали;
- выводит
ДаилиНетв зависимости от результата.
Пример ввода:
4
1 2 3 1
2 2 2 3
3 3 2 2
4 3 2 1
Вывод:
Да
Решение:
n = int(input())
matrix = []
for _ in range(n):
matrix.append(list(map(int, input().split())))
ans = 'Да'
for i in range(n - 1):
for j in range(n - i - 1):
if matrix[i][j] != matrix[n - j - 1][n - i - 1]:
ans = 'Нет'
break
if ans == 'Нет':
break
print(ans)
Задание 8
Напишите программу, которая получает от пользователя число 1 <= n <= 9, и выводит таблицу умножения для всех чисел от 1 до n.
Пример ввода:
5
Вывод:
1 * 1 = 1
1 * 2 = 2
1 * 3 = 3
1 * 4 = 4
1 * 5 = 5
1 * 6 = 6
1 * 7 = 7
1 * 8 = 8
1 * 9 = 9
2 * 1 = 2
2 * 2 = 4
2 * 3 = 6
2 * 4 = 8
2 * 5 = 10
2 * 6 = 12
2 * 7 = 14
2 * 8 = 16
2 * 9 = 18
3 * 1 = 3
3 * 2 = 6
3 * 3 = 9
3 * 4 = 12
3 * 5 = 15
3 * 6 = 18
3 * 7 = 21
3 * 8 = 24
3 * 9 = 27
4 * 1 = 4
4 * 2 = 8
4 * 3 = 12
4 * 4 = 16
4 * 5 = 20
4 * 6 = 24
4 * 7 = 28
4 * 8 = 32
4 * 9 = 36
5 * 1 = 5
5 * 2 = 10
5 * 3 = 15
5 * 4 = 20
5 * 5 = 25
5 * 6 = 30
5 * 7 = 35
5 * 8 = 40
5 * 9 = 45
Решение:
n = int(input())
for i in range(1, n + 1):
for j in range(1, 10):
print(i, '*', j, '=', i * j)
print()
Задание 9
Напишите программу, которая получает на вход нечетное положительное число n, и выводит треугольник, указывающий вправо.
Пример ввода:
11
Вывод:
*
**
***
****
*****
******
*****
****
***
**
*
Решение:
n = int(input())
for i in range(1, n // 2 + 2):
print('*' * i, sep='\n')
for i in range(n // 2, 0, -1):
print('*' * i)
Задание 10
Напишите программу, которая:
- получает на вход x и y координаты n точек;
- подсчитывает количество точек в каждой из координатных четвертей.
Примечание: к четвертям не относят точки, лежащие непосредственно на координатных осях X и Y.
Пример ввода:
8
-4 1
3 6
7 -9
-1 -10
15 5
-12 15
11 17
-10 1
Вывод:
Первая четверть: 3
Вторая четверть: 3
Третья четверть: 1
Четвертая четверть: 1
Решение:
q_1, q_2, q_3, q_4 = 0, 0, 0, 0
for _ in range(int(input())):
x, y = [int(i) for i in input().split()]
if int(x) > 0 and int(y) > 0:
q_1 += 1
elif int(x) < 0 and int(y) > 0:
q_2 += 1
elif int(x) < 0 and int(y) < 0:
q_3 += 1
elif int(x) > 0 and int(y) < 0:
q_4 += 1
print(f'Первая четверть: {q_1}', f'Вторая четверть: {q_2}', f'Третья четверть: {q_3}', f'Четвертая четверть: {q_4}', sep='\n')
Подведем итоги
Цикл for универсален – его можно использовать для ввода, обработки и вывода данных. Простые циклы удобнее заменять генераторами и списковыми включениями, но сложные лучше использовать в обычном, развернутом виде – это упрощает отладку и чтение кода.
В следующей статье будем изучать особенности цикла while.
Содержание самоучителя
- Особенности, сферы применения, установка, онлайн IDE
- Все, что нужно для изучения Python с нуля – книги, сайты, каналы и курсы
- Типы данных: преобразование и базовые операции
- Методы работы со строками
- Методы работы со списками и списковыми включениями
- Методы работы со словарями и генераторами словарей
- Методы работы с кортежами
- Методы работы со множествами
- Особенности цикла for
- Условный цикл while
- Функции с позиционными и именованными аргументами
- Анонимные функции
- Рекурсивные функции
- Функции высшего порядка, замыкания и декораторы
- Методы работы с файлами и файловой системой
- Регулярные выражения
- Основы скрапинга и парсинга
- Основы ООП: инкапсуляция и наследование
- Основы ООП – абстракция и полиморфизм
- Графический интерфейс на Tkinter
- Основы разработки игр на Pygame
- Основы работы с SQLite
- Основы веб-разработки на Flask
- Основы работы с NumPy
- Основы анализа данных с Pandas
Комментарии