Циклы позволяют повторять некоторое действие в зависимости от соблюдения некоторого условия.
Цикл while
Первый цикл, который мы рассмотрим, это цикл while. 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 строки.
choice = "y"
while choice.lower() == "y":
print("Привет")
choice = input("Для продолжения нажмите Y, а для выхода любую другую клавишу: ")
print("Работа программы завешена")
В данном случае цикл while будет продолжаться, пока переменная choice содержит латинскую букву «Y» или «y».
Сам блок цикла состоит из двух инструкций. Сначала выводится сообщение «Привет», а потом вводится новое значение для переменной choice. И если пользователь нажмет какую-то другую клавишу, отличную от Y, произойдет выход из цикла, так как условие choice.lower() == "y" вернет значение False. Каждый такой проход цикла называется итерацией.
Также обратите внимание, что последняя инструкция print("Работа программы завешена") не имеет отступов от начала строки, поэтому она не входит в цикл while.
Дугой пример — вычисление факториала:
#! Программа по вычислению факториала
number = int(input("Введите число: "))
i = 1
factorial = 1
while i <= number:
factorial *= i
i += 1
print("Факториал числа", number, "равен", factorial)
Здесь вводит с консоли некоторое число, и пока число-счетчик i не будет больше введенного числа, будет выполняться цикл, в котором происходит умножения числа factorial.
Консольный вывод:
Введите число: 6 Факториал числа 6 равен 720
Цикл for
Другой тип циклов представляет конструкция for. Цикл for вызывается для каждого числа в некоторой коллекции чисел. Коллекция чисел создается с помощью функции range(). Формальное определение цикла for:
for int_var in функция_range:
инструкции
После ключевого слова for идет переменная int_var, которая хранит целые числа (название переменной может быть любое), затем ключевое слово in, вызов функции range() и двоеточие.
А со следующей строки располагается блок инструкций цикла, которые также должны иметь отступы от начала строки.
При выполнении цикла Python последовательно получает все числа из коллекции, которая создается функцией range, и сохраняет эти числа в переменной int_var. При первом проходе цикл получает первое число из коллекции, при втором — второе число и так далее, пока не переберет все числа. Когда все числа в коллекции будут перебраны, цикл завершает свою работу.
Рассмотрим на примере вычисления факториала:
#! Программа по вычислению факториала
number = int(input("Введите число: "))
factorial = 1
for i in range(1, number+1):
factorial *= i
print("Факториал числа", number, "равен", factorial)
Вначале вводим с консоли число. В цикле определяем переменную i, в которую сохраняются числа из коллекции, создаваемой функцией range.
Функция range здесь принимает два аргумента — начальное число коллекции (здесь число 1) и число, до которого надо добавлять числа (то есть number +1).
Допустим, с консоли вводится число 6, то вызов функции range приобретает следующую форму:
range(1, 6+1):
Эта функция будет создавать коллекцию, которая будет начинаться с 1 и будет последовательно наполняться целыми числами вплоть до 7. То есть это будет коллекция [1, 2, 3, 4, 5, 6].
При выполнении цикла из этой коллекции последовательно будут передаваться числа в переменную i, а в самом цикле будет происходить умножение переменной i на переменную factorial. В итоге мы получим факториал числа.
Консольный вывод программы:
Введите число: 6 Факториал числа 6 равен 720
Функция range
Функция range имеет следующие формы:
- range(stop): возвращает все целые числа от 0 до stop
- range(start, stop): возвращает все целые числа в промежутке от start (включая) до stop (не включая). Выше в программе факториала использована именно эта форма.
- range(start, stop, step): возвращает целые числа в промежутке от start (включая) до stop (не включая), которые увеличиваются на значение step
Примеры вызовов функции range:
range(5) # 0, 1, 2, 3, 4 range(1, 5) # 1, 2, 3, 4 range(2, 10, 2) # 2, 4, 6, 8 range(5, 0, -1) # 5, 4, 3, 2, 1
Например, выведем последовательно все числа от 0 до 4:
for i in range(5):
print(i, end=" ")
Вложенные циклы
Одни циклы внутри себя могут содержать другие циклы. Рассмотрим на примере вывода таблицы умножения:
for i in range(1, 10):
for j in range(1, 10):
print(i * j, end="\t")
print("\n")
Внешний цикл for i in range(1, 10) срабатывает 9 раз, так как в коллекции, возвращаемой функцией range, 9 чисел. Внутренний цикл for j in range(1, 10) срабатывает 9 раз для одной итерации внешнего цикла, и соответственно 81 раз для всех итераций внешнего цикла.
В каждой итерации внутреннего цикла на консоль будет выводится произведение чисел i и j. 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
Выход из цикла. break и continue
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:
#! Программа Обменный пункт
print("Для выхода нажмите Y")
while True:
data = input("Введите сумму для обмена: ")
if data.lower() == "y":
break # выход из цикла
money = int(data)
cache = round(money / 56, 2)
print("К выдаче", cache, "долларов")
print("Работа обменного пункта завершена")
Здесь мы имеем дело с бесконечным циклом, так как условие while True всегда истинно и всегда будет выполняться. Это популярный прием для создания программ, которые должны выполняться неопределенно долго.
В самом цикле получаем ввод с консоли. Мы предполагаем, что пользователь будет вводить число — условную сумму денег для обмена. Если пользователь вводит букву «Y» или «y», то с помощью оператора break выходим из цикла и прекращаем работу программы. Иначе делим введенную сумму на обменный курс, с помощью функции round округляем результат и выводим его на консоль. И так до бесконечности, пока пользователь не захочет выйти из программы, нажав на клавишу Y.
Консольный вывод программы:
Для выхода нажмите Y Введите сумму для обмена: 20000 К выдаче 357.14 долларов Введите сумму для обмена: Y Работа обменного пункта завершена
Но что, если пользователь введет отрицательное число? В этом случае программа также выдаст отрицательный результат, что не является корректным поведением. И в этом случае перед вычислением мы можем проверить значение, меньше ли оно нуля, и если меньше, с помощью оператора continue выполнить переход к следующей итерации цикла без его завершения:
#! Программа Обменный пункт
print("Для выхода нажмите Y")
while True:
data = input("Введите сумму для обмена: ")
if data.lower() == "y":
break # выход из цикла
money = int(data)
if money < 0:
print("Сумма должна быть положительной!")
continue
cache = round(money / 56, 2)
print("К выдаче", cache, "долларов")
print("Работа обменного пункта завершена")
Также обращаю внимание, что для определения, относится ли инструкция к блоку while или к вложенной конструкции if, опять же используются отступы.
И в этом случае мы уже не сможем получить результат для отрицательной суммы:
Для выхода нажмите Y Введите сумму для обмена: -20000 Сумма должна быть положительной! Введите сумму для обмена: 20000 К выдаче 357.14 долларов Введите сумму для обмена: y Работа обменного пункта завершена