Цикл for и функция range в Python
В программирование часто сталкиваются с вопросом перебрать весь список и извлечь из него необходимые данные. Цикл for позволяет перебрать любой итерируемый объект, то есть объект, из которого команда for сможет брать элементы по одному, пока не будет обработан последний элемент, не зависимо от его длины.
| Содержание страницы: |
|---|
| 1.1. Цикл for в Python |
| 1.2. Аргумент end фунции print |
| 1.3. Действия во время выполнения цикла for |
| 1.4. Основные ошибки с циклом for |
| 2.1. Встроенная функция range |
| 2.2. Создание числового списка с помощью функции range |
| 3. Генераторы списков |
1. Цикл for в Python.
>>> cars = [‘ford’, ‘opel’, ‘audi’, ‘land rover’, ‘bmw’]
>>> for brend in cars :
. print(brend) # отступ в 4 пробела
.
ford
opel
audi
land rover
bmw
Функция print выводит свой аргумент, после чего курсор перемещает на следующую строку, но при большом количестве элементов в списке, не всегда это удобно. Можно воспользоваться аргументом end, записав его после переменной.
>>> cars = [‘ford’, ‘opel’, ‘audi’, ‘land rover’, ‘bmw’]
>>> for brend in cars :
. print(brend, end=’ ‘) # отступ в 4 пробела
.
ford opel audi land rover bmw
Во время цикла for помимо вывода элементов, с ними можно выполнять различные действия. К примеру, можно выводить сообщения с каждым проходом цикла, для этого воспользуемся f-строками.
>>> cars = [‘ford’, ‘opel’, ‘audi’, ‘land rover’, ‘bmw’]
>>> for brend in cars :
. print(f»Автомобили торговой марки
.
Автомобили торговой марки Ford очень надежные
Автомобили торговой марки Opel очень надежные
Автомобили торговой марки Audi очень надежные
Автомобили торговой марки Land Rover очень надежные
Автомобили торговой марки Bmw очень надежные
Со строками цикл for работает также как и со списком.
В Python связь одной строки кода с предшествующей строкой обозначается отступами. В больших программах встречаются блоки кода с отступами в несколько разных уровней. Благодаря отступам, сильно упрощается чтение кода. Основные ошибки как раз и складываются из ошибок в пропущенных или лишних отступах.
>>> mesage = ‘Hello World!’
>>> for i in mesage :
. print(i * 5, end=’ ‘) # нет отступа в 4 пробела
File » «, line 2
print(i * 5, end=’ ‘)
^
IndentationError: expected an indented block
Для устранения этой ошибки, достаточно поставить в следующей строке после команды for 4 пробела. В основном, если вы работаете в любом современном текстовом редакторе, то после двоеточия он сам поставит отступы на следующей строке.
Встроенная функция range() используется для построения числовых последовательностей. В примере используем команду for и функцию range для выполнения ровно 10 итераций с выводом значения от 0 до 10.
>>> for x in range(10) :
. print(x, end=’ ‘)
.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
При передаче только одного аргумента, последовательность будет начинаться с 0 и до значения аргумента (10), не включая его. Одна из самых распространённых ошибок, это когда разработчик предполагает, что значение аргумента функции range включается в сгенерированную последовательность.
Приведем пример с двумя аргументами. Выведем последовательность от 20 до 30.
>>> for x in range(20, 30) :
. print(x, end=’ ‘)
.
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
>>> numbers = list( range(5, 25) )
>>> print(numbers)
[5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24]
>>> numbers = list( range(0, 100, 15) )
>>> print(numbers)
[0, 15, 30, 45, 60, 75, 90]
>>> a = []
>>> for i in range(1, 11) :
. a.append(i**2)
.
>>> print(a)
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
На каждом цикле переменная возводится в квадрат и добавляется в список.
Состоящий выше пример построения квадратов чисел состоял из нескольких строк кода. Генератор списка позволяет сгенерировать тот же список, но всего в одной строке. Определите название списка, после откройте квадратные скобки. Запишите выражение для значений, в нашем случает i ** 2. Затем напишите цикл for для генерирования чисел, которые будут передаваться выражению и закройте квадратные скобки.
>>> a = [i ** 2 for i in range(1,11)]
>>> print(a)
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
Цикл «for» в Python — универсальная управляющая конструкция
Применение циклов
Концепция циклов — это не просто очередная абстрактная выдумка программистов. Повторяющиеся раз за разом операции окружают нас и в реальной жизни:
🥣 добление щепотки приправ в варящийся бульон и помешивание его до тех пор, пока пакетик специй не закончится,
🕙 следование строгому расписанию каждый будний день, пока не наступят долгожданные выходные,
🌄 даже банальная смена времён год,
— всё это циклы, и представить нормальную жизнь без них попросту невозможно.
Впрочем, то же касается и программирования. Представьте, что вам нужно последовательно напечатать числа от 1 до 9999999999. В отсутствии циклов, эту задачу пришлось бы выполнять ручками, что потребовало бы колоссального количества кода и огромных временных затрат:
Циклы же позволяют уместить такую многокилометровую запись в изящную и простую для понимания конструкцию, состоящую всего из двух строчек:
for i in range(1, 10000000000): print(i)
Смысл её крайне прост. В основе цикла for лежат последовательности, и в примере выше это последовательность чисел от 1 до 9999999999. for поэлементно её перебирает и выполняет код, который записан в теле цикла. В частности, для решения данной задачи туда была помещена инструкция, позволяющая выводить значение элемента последовательности на экран.
Итерации
👉 Чтобы выполнить итерацию, Python делает следующее:
Пример создания итерируемого объекта Для того чтобы создать собственный класс итерируемого объекта, нужно всего лишь внутри него реализовать два метода: __iter__() и __next__() :
Создадим простой строковый итератор, который на каждой итерации, при получении следующего элемента (т.е. символа), приводит его к верхнему регистру:
class ToUpperCase: def __init__(self, string_obj, position=0): «»»сохраняем строку, полученную из конструктора, в поле string_obj и задаём начальный индекс»»» self.string_obj = string_obj self.position = position def __iter__(self): «»» возвращаем сам объект «»» return self def __next__(self): «»» метод возвращает следующий элемент, но уже приведенный к верхнему регистру «»» if self.position >= len(self.string_obj): # исключение StopIteration() сообщает циклу for о завершении raise StopIteration() position = self.position # инкрементируем индекс self.position += 1 # возвращаем символ в uppercase-e return self.string_obj[position].upper() low_python = «python» high_python = ToUpperCase(low_python) for ch in high_python: print(ch, end=»») > PYTHON
Синтаксис for
Как было замечено, цикл for python — есть средство для перебора последовательностей. С его помощью можно совершать обход строк, списков, кортежей и описанных выше итерируемых объектов.
В простейшем случае он выглядит так:
for item in collection: # do something
aliceQuote = «The best way to explain it is to do it.» # с помощью цикла for посчитаем количество символов (с пробелами) в строке # зададим счетчик count = 0 # будем посимвольно обходить весь текст for letter in aliceQuote: # на каждой новой итерации: # в переменной letter будет храниться следующий символ предложения; # увеличиваем счетчик на 1; count += 1 print(count) > 39
range() и enumerate()
Вы уже наверняка запомнили, что for работает с последовательностями. В программировании очень часто приходится повторять какую-то операцию фиксированное количество раз. А где упоминается «количество чего-то», существует и последовательность, числовая.
👉 Для того чтобы выполнить какую-либо инструкцию строго определенное число раз, воспользуемся функцией range() :
# скажем Миру привет целых пять раз! for i in range(5): print(«Hello World!») > Hello World! Hello World! Hello World! Hello World! Hello World!
range() можно представлять, как функцию, что возвращает последовательность чисел, регулируемую количеством переданных в неё аргументов. Их может быть 1, 2 или 3:
Здесь start — это первый элемент последовательности (включительно), stop — последний (не включительно), а step — разность между следующим и предыдущим членами последовательности.
# заменим каждый пятый символ предложения, начиная с 0-го, на * text = «Это не те дроиды, которых вы ищете» new_text = «» for char in enumerate(text): if char[0] % 5 == 0: new_text += ‘*’ else: new_text += char[1] print(new_text) > *то н* те *роид*, ко*орых*вы и*ете
break и continue
Два похожих оператора, которые можно встретить и в других языках программирования.
Здесь видно, как цикл, дойдя до числа 45 и вернув истину в условном выражении, прерывается и заканчивает свою работу.
# continue for num in range(40, 51): if num == 45: continue print(num) > 40 41 42 43 44 46 47 48 49 50
В случае continue происходит похожая ситуация, только прерывается лишь одна итерация, а сам же цикл продолжается.
group_of_students = [21, 18, 19, 21, 18] for age in group_of_students: if age Всё в порядке, они совершеннолетние
Best practice
Цикл по списку
Перебрать list в цикле не составляет никакого труда, поскольку список — объект итерируемый:
# есть список entities_of_warp = [«Tzeench», «Slaanesh», «Khorne», «Nurgle»] # просто берём список, «загружаем» его в цикл и без всякой задней мысли делаем обход for entity in entities_of_warp: print(entity) > Tzeench Slaanesh Khorne Nurgle
Так как элементами списков могут быть другие итерируемые объекты, то стоит упомянуть и о вложенных циклах. Цикл внутри цикла вполне обыденное явление, и хоть количество уровней вложенности не имеет пределов, злоупотреблять этим не следует. Циклы свыше второго уровня вложенности крайне тяжело воспринимаются и читаются.
Цикл по словарю
Цикл, в таком случае, будет выглядеть следующим образом:
Цикл по строке
Строки, по сути своей — весьма простые последовательности, состоящие из символов. Поэтому обходить их в цикле тоже совсем несложно.
word = ‘Alabama’ for w in word: print(w, end=» «) > A l a b a m a
Как сделать цикл for с шагом
# выведем числа от 100 до 1000 с шагом 150 for nums in range(100, 1000, 150): print(nums) > 100 250 400 550 700 850
Обратный цикл for
Если вы еще не убедились в том, что range() полезна, то вот ещё пример: благодаря этой функции можно взять и обойти последовательность в обратном направлении.
for в одну строку
Крутая питоновская фишка, основанная на так называемых list comprehensions или, по-русски, генераторов. Их запись, быть может, несколько сложнее для понимания, зато очевидно короче и, по некоторым данным, она работает заметно быстрее на больших массивах данных.
В общем виде генератор выглядит так:
[результирующее выражение | цикл | опциональное условие]
Приведем пример, в котором продублируем каждый символ строки inputString :
# здесь letter * 2 — результирующее выражение; for letter in inputString — цикл, а необязательное условие опущено double_letter = [letter * 2 for letter in «Banana»] print(double_letter) > [‘BB’, ‘aa’, ‘nn’, ‘aa’, ‘nn’, ‘aa’]
Другой пример, но теперь уже с условием:
# создадим список, что будет состоять из четных чисел от нуля до тридцати # здесь if x % 2 == 0 — необязательное условие even_nums = [x for x in range(30) if x % 2 == 0] print(even_nums) [0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28]
Как работает цикл for в Python
Цикл for в Python используется для повторения оператора или части программы несколько раз. Он часто используется для обхода структур данных, таких как список, кортеж или словарь.
Синтаксис цикла for в Python приведен ниже.
Блок-схема цикла for
Цикл for, использующийся в последовательности
Пример-1: Итерация строки с использованием цикла for.
Пример-2: Программа для печати таблицы с заданным числом.
Пример-3: Программа для печати суммы данного списка.
Цикл for с использованием функции range()
Функция range() используется для генерации последовательности чисел. Если мы передадим диапазон(10), он будет генерировать числа от 0 до 9. Синтаксис функции range() приведен ниже.
Рассмотрим следующие примеры:
Пример-1: Программа для последовательной печати чисел.
Пример – 2: Программа для печати таблицы с заданным номером.
Пример-3: Программа для печати четного числа, используя размер шага в диапазоне().
Мы также можем использовать функцию range() с последовательностью чисел. Функция len() сочетается с функцией range(), которая выполняет итерацию по последовательности с использованием индексации. Рассмотрим следующий пример.
Вложенный цикл for в Python
Python позволяет нам вкладывать любое количество циклов for внутри цикла for. Внутренний цикл выполняется n раз на каждой итерации внешнего цикла. Синтаксис приведен ниже.
Пример – 1: Вложенный цикл for.
Пример-2: Программа числовой пирамиды.
Использование оператора else с циклом for
В отличие от других языков, таких как C, C ++ или Java, Python позволяет нам использовать оператор else с циклом for, который может выполняться только тогда, когда все итерации исчерпаны. Здесь мы должны заметить, что если цикл содержит любой из операторов break, тогда оператор else не будет выполнен.
Цикл for полностью исчерпан, так как нет обрыва.
В приведенном выше примере цикл разорван из-за оператора break; следовательно, оператор else не будет выполняться. Оператор, находящийся рядом с блоком else, будет выполнен.
Цикл прерван из-за того, что оператор break … вышел из цикла. Мы узнаем больше об операторе break в следующем уроке.
Функция range в Python
Синтаксис
Функцию range() можно использовать с одним или несколькими параметрами. В документации Pyton синтаксис выглядит следующим образом:
class range(stop) # с одним параметров class range(start, stop[, step]) # с несколькими параметрами
У функции 3 параметра:
Функция range() возвращает объект класса range :
☝️ При работе с range() важно помнить следующее:
📃 Более подробное описание функции можно посмотреть в официальной документации или через help(«range») :
for i in range
Основной кейс — выполнение цикла N-раз:
for i in range(3): print(f»iteration #«) > iteration #1 > iteration #2 > iteration #3
С помощью range() можно перебрать все значения в последовательности:
str = ‘abcdef’ for i in range(len(str)): print(str[i], end=’ ‘) > a b c d e f
Или найти сумму первых 10-ти целых чисел.
s = 0 for i in range(11): # от 0 до 9 (11 не входит в последовательность) s += i print(s) > 55
А так можно перебрать значения последовательности через одного:
s = ‘a1b2c3d4e5f6g7h8′ for i in range(0, len(s), 2): print(s[i], end=’ ‘) > a b c d e f g h
С помощью функции range() можно организовать сдвиг букв в слове на одну позицию и получить все возможные варианты такого сдвига:
s = ‘питон’ for i in range(len(s)): s = s[1:] + s[:1] print(s, end=’ ‘) > итонп тонпи онпит нпито питон
Или получить все числа из заданного диапазона, делящиеся на любое нужное. Например, напечатаем таблицу умножения на 8:
count = 1 for i in range(8, 80, 8): print(count, ‘ * 8 = ‘, i) count += 1 > 1 * 8 = 8 > 2 * 8 = 16 > 3 * 8 = 24 > 4 * 8 = 32 > 5 * 8 = 40 > 6 * 8 = 48 > 7 * 8 = 56 > 8 * 8 = 64 > 9 * 8 = 72
Операции с range
Объект range поддерживает все операции, доступные последовательностям (кроме сложения и умножения):
>>> numbers = range(13) >>> numbers[3] # обращение к конкретному элементу 3 >>> 3 in numbers # проверка на вхождение в диапазон True >>> numbers[:4] # срез диапазона range(0, 4) >>> len(numbers) # длина диапазона 13 >>> min(numbers) # минимальный элемент диапазона 0 >>> max(numbers) # максимальный элемент диапазона 12 >>> numbers = range(0, 13, 2) >>> numbers.index(6) # индекс (позиция) числа в диапазоне 3
Также объект range можно привести к списку ( list ) или множеству ( set ):
>>> numbers = range(13) >>> numbers_list = list(numbers) >>> type(numbers_list) >>> numbers_list [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12] >>> numbers_set = set(numbers) >>> type(numbers_set) >>> numbers_set
range и тип float
По умолчанию функция range() позволяет использовать только целые числа в качестве параметров. Если вы передадите значение с плавающей точкой, то Python вызовет исключение TypeError :
numbers = range(1.5) print(numbers) > Traceback (most recent call last): File «test.py», line 1, in numbers = range(1.5) TypeError: ‘float’ object cannot be interpreted as an integer
import numpy as np float_numbers = np.arange(4.6, 5.8, 0.3) print(float_numbers) > [4.6 4.9 5.2 5.5 5.8]
Если вы не хотите устанавливать библиотеку NymPy, то можно написать собственную функцию, например так:
def f_range(start, stop, step): while start [4.6, 4.9, 5.2, 5.5, 5.8]
Отличия между range в python2 и python3
Range() в Python2 и Python3 — это разные функции, которые отличаются друг от друга.
Функция xrange() в Python2 и range() в Python3 не генерируют вся последовательность чисел сразу, а выдают нужные значения по мере необходимости, при переходе к следующей итерации цикла.
Таким образом, xrange() используемая в Python2 и range() в Python3 являются аналогами.
Best Practices
range в обратном порядке (python reverse range)
Получить последовательность в обратном порядке можно с помощью отрицательного аргумента step :
range включительно
По умолчанию, значение из переменной stop не входит в последовательность. Чтобы это исправить, к stop прибавьте step :
step = 2 numbers = range(2, 10 + step, step) for i in numbers: print(i, end=’ ‘) > 2 4 6 8 10
range до бесконечности
Но это можно сделать через itertools :
Или через бесконечный цикл while :
range → в список (list) или множество (set)
С помощью range можно сгенерировать список ( list ):
num_set = list(range(1, 11, 2)) # список целых чисел print(num_set) > [1, 3, 5, 7, 9]
Или сгенерировать множество ( set ):
natural_num_set = set(range(1, 11)) # множество натуральных чисел от 1 до 10 print(natural_num_set) >
Подробно про метод range() в Python
Метод range() широко используется в Python в циклах for для обхода или итерации любой последовательности.
range() — это не функция, а неизменный тип последовательности. Он возвращает последовательность чисел диапазона типов.
Синтаксис приведен ниже.
1 С одним параметром
Два параметра, step и start являются необязательными и по умолчанию установлены на 1 и 0 соответственно. Но для генерации последовательности параметр остановки обязателен.
Когда упоминается только стоп, функция range() создает последовательность от 0 до (стоп-1) с шагом 1. Посмотрите на пример ниже.
Как мы видим, тип последовательности, созданной методом, является членом range классов. Приведение типов к выходным данным range() дает нам список, содержащий значения от 0 до 4 (5-1) с шагом 1, по желанию.
2 С двумя параметрами
Точно так же мы можем использовать метод range() с двумя параметрами. В этом случае параметр шага по умолчанию установлен на 1.
Пример легко это объясняет.
Из выходных данных видно, что step установлен на 0.
3 С тремя параметрами
Когда все параметры указаны, функция range() генерирует последовательность от начала до остановки-1. Значение каждого элемента после начального значения рассчитывается как сумма предыдущего элемента и шага.
Пример ниже очень хорошо иллюстрирует этот факт.
Из выходных данных видно, что последовательность генерируется со значениями в диапазоне от 3 до 19 (20-1). Для последнего элемента, только потому, что 18 + 3 = 21 превышает остановку (20), генерация последовательности заканчивается на 18.
Использование метода range() с циклом for
Давайте посмотрим на простой пример.
