Что значит цикл for в Python: синтаксис, примеры и возможности

Памятка по циклу for в Python

1. Цикл for используется для итерации по элементам последовательности (список, строка, словарь, кортеж).
2. Синтаксис: for переменная in последовательность: тело цикла.
3. Функция range(start, stop, step) генерирует числовую последовательность.
4. enumerate() возвращает индекс и значение элемента одновременно.
5. break — немедленный выход из цикла.
6. continue — переход к следующей итерации, пропуская оставшийся код.
7. Блок else выполняется, если цикл завершился без break.
8. Для перебора словаря используйте.items(),.keys(),.values().
9. Вложенные циклы позволяют перебирать многомерные структуры данных.
10. Избегайте изменения размера списка во время итерации по нему.
11. Для обратного перебора используйте reversed() или range() с отрицательным шагом.
12. Генераторы списков (list comprehensions) — компактная альтернатива for.

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:

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

>>> 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.

Как работает for

Используется для многократного выполнения блока кода. Он часто применяется для итерации по элементам коллекций (например, списков, строк, множеств, словарей и других структур данных). В основе работы лежит идея повторения действий определённое количество раз или до тех пор, пока не выполнится заданное условие. Определяется набор значений, и указывается, что нужно делать с каждым компонентом из этого набора.

• Инициализация: На первом шаге создается переменная (или несколько переменных), которая будет хранить текущий компонент набора данных.
• Условие: Далее программа проверяет, есть ли в наборе еще элементы, по которым нужно пройти. Если есть, то выполнение продолжается. Если нет — завершается.
• Тело цикла: Если условие истинно, то выполняется блок кода, который прописан внутри, и эта часть кода будет выполнена для каждого элемента набора.
• Инкремент: После выполнения блока кода для одного элемента, программа автоматически переходит к следующему, обновляя переменную, которая хранит текущий элемент.

Структура простого цикла Python for

Другой пример простого цикла – перебор элементов какой-либо коллекции:

руководством PEP8
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, 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:

Недостаток или избыток пробелов также приводят к ошибке, поскольку не дают интерпретатору определить, к какому именно логическому блоку относится фрагмент кода:

Структура вложенного цикла for

Любой цикл for может включать в себя другой for-цикл (или даже несколько):

Во время выполнения вложенного цикла Python сначала перебирает все элементы внутреннего цикла, а затем переходит к следующему элементу внешнего цикла:

Структура цикла for с условием

Разумеется, при решении более простых задач условие может выглядеть гораздо проще:

Структура цикла for с прерыванием break и пропуском continue

break
Иногда цикл нужно завершить досрочно в связи с обнаружением какого-либо значения или события. В этом случае используют оператор:

st
Выполнение этого кода прервется, как только интерпретатор дойдет до цифры 9 в строке.

continue
Помимо прерывания цикла, часто возникает необходимость не совершать операцию (или набор действий) для определенного элемента. Для этого используют оператор, который переходит к следующей итерации при обнаружении элемента, который не следует обрабатывать:

Этот код пропускает все символы, которые не являются буквами. Результат:

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.

Если последовательность collection состоит, скажем, из 10 элементов, for будет поочерёдно обходить их, храня значение текущего элемента в переменной item.

Принцип работы for максимально схож с таковым у циклов foreach, применяемых во многих других высокоуровневых языках.

Разновидности

for — используется для итерации по элементам коллекций или числовым диапазонам. while — повторяет действия до тех пор, пока выполняется заданное условие.

• item — переменная, принимающая значение текущего элемента коллекции.
• iterable — объект, по которому выполняется итерация.

Цикл по списку

Перебрать list в цикле не составляет никакого труда, поскольку список — объект итерируемый:

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

Чуть более сложный пример связан с итерированием словарей. Обычно, при переборе словаря, нужно получать и ключ и значение. Для этого существует метод.items(), который создает представление в виде кортежа для каждого словарного элемента.

Цикл по строке

Строки, по сути своей — весьма простые последовательности, состоящие из символов. Поэтому обходить их в цикле тоже совсем несложно.

Цикл for с шагом

Цикл for с шагом создается при помощи уже известной нам функции range, куда, в качестве третьего по счету аргумента, нужно передать размер шага:

Цикл for со счетчиком итераций

Счетчик итераций может понадобиться, если обходить циклом for списки с данными. Например, если нужно логировать номер каждой итерации или остановить цикл for по достижении лимита.

В цикле for нет встроенного счетчика итераций, но его можно сделать несколькими способами:

Способ #1
— через функцию enumerate(), она генерирует кортеж вида (индекс элемента, элемент):

Способ #2
— через функцию zip(), она группирует данные в кортежи и останавливается, когда заканчиваются элементы:

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.

Приведем пример, в котором продублируем каждый символ строки inputString:

Функция range()

Теперь пришло время познакомиться со встроенной в Python функцией range(). «Range» переводится как «диапазон». Она может принимать один, два или три аргумента. Их назначение такое же как у функции randrange() из модуля random. Если задан только один, то генерируются числа от 0 до указанного числа, не включая его. Если заданы два, то числа генерируются от первого до второго, не включая его. Если заданы три, то третье число – это шаг.

Однако, в отличие от randrange(), функция range() генерирует не одно случайное число в указанном диапазоне. Она вообще не генерирует случайные числа. Она создает последовательность чисел в указанном диапазоне. Так, range(5, 11) сгенерирует последовательность 5, 6, 7, 8, 9, 10. Однако это будет не список. Функция range() производит объекты своего класса – диапазоны:

Несмотря на то, что мы не видим последовательности чисел, она есть, и мы можем обращаться к ее элементам:

>>> a[0] -10 >>> a[5] -5 >>> a[15] 5 >>> a[-1] 9

Хотя изменять их нельзя, так как, в отличие от списков, объекты range() относятся к группе неизменяемых:

Цикл for и range()

Итак, зачем нам понадобилась функций range() в теме про цикл for? Дело в том, что вместе они образуют неплохой тандем. For как цикл перебора элементов, в отличие от while, позволяет не следить за тем, достигнут ли конец структуры. Не надо вводить счетчик для этого, изменять его и проверять условие в заголовке. С другой стороны, range() дает последовательность целых чисел, которые можно использовать как индексы для элементов того же списка.

Здесь с помощью функции len() измеряется длина списка. В данном случае она равна четырем. После этого число 4 передается в функцию range(), и она генерирует последовательность чисел от 0 до 3 включительно. Это как раз индексы элементов нашего списка.

>>> numbers = [14, 44, 24, 34] >>> for i in range(len(numbers)):… numbers[i] += 2… >>> numbers [16, 46, 26, 36]

Еще раз обратим внимание, в заголовке цикла for берутся элементы вовсе не списка, а объекта range.

Заполните список случайными числами. Используйте в коде цикл for, функции range() и randint().

Если объект range (диапазон) передать встроенной в Python функции list(), то она преобразует его к списку. Создайте таким образом список с элементами от 0 до 100 и шагом 17.

В заданном списке, состоящем из положительных и отрицательных чисел, посчитайте количество отрицательных элементов. Выведите результат на экран.

Напишите программу, которая заполняет список пятью словами, введенными с клавиатуры, измеряет длину каждого слова и добавляет полученное значение в другой список. Например, список слов – [‘yes’, ‘no’, ‘maybe’, ‘ok’, ‘what’], список длин – [3, 2, 5, 2, 4]. Оба списка должны выводиться на экран.

Пример 2: Использование функции range()

for num in range(1, 6): print(f»Квадрат числа {num}: {num ** 2}») Вывод: Квадрат числа 1: 1 Квадрат числа 2: 4 Квадрат числа 3: 9 Квадрат числа 4: 16 Квадрат числа 5: 25

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])

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

Итерации

• Итерация (Iteration) — это одно из повторений цикла (один шаг или один «виток» циклического процесса). К примеру цикл из 3-х повторений можно представить как 3 итерации.
• Итерируемый объект (Iterable) — объект, который можно повторять. Проще говоря это объект, который умеет отдавать по одному результату за каждую итерацию.
• Итератор (iterator) — итерируемый объект, в рамках которого реализован метод __next__, позволяющий получать следующий элемент.

• Вызывает у итерируемого объекта метод iter(), тем самым получая итератор.
• Вызывает метод next(), чтобы получить каждый элемент от итератора.
• Когда метод next возвращает исключение StopIteration, цикл останавливается.

Пример создания итерируемого объекта __iter__() __next__()
Для того чтобы создать собственный класс итерируемого объекта, нужно всего лишь внутри него реализовать два метода: и:

• внутри метода __next__ () описывается процедура возврата следующего доступного элемента;
• метод __iter__() возвращает сам объект, что даёт возможность использовать его, например, в циклах с поэлементным перебором.

Создадим простой строковый итератор, который на каждой итерации, при получении следующего элемента (т.е. символа), приводит его к верхнему регистру:

Применение циклов

Концепция циклов — это не просто очередная абстрактная выдумка программистов. Повторяющиеся раз за разом операции окружают нас и в реальной жизни:

— 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:

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.

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)

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)

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

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():

range() можно представлять, как функцию, что возвращает последовательность чисел, регулируемую количеством переданных в неё аргументов. Их может быть 1, 2 или 3:

• range(stop);
• range(start, stop);
• range(start, stop, step).

Здесь start — это первый элемент последовательности (включительно), stop — последний (не включительно), а step — разность между следующим и предыдущим членами последовательности.

(индекс элемента, элемент)
👉 Чрезвычайно полезная функция enumerate() определена на множестве итерируемых объектов и служит для создания кортежей на основании каждого из элементов объекта. Кортежи строятся по принципу, что бывает крайне удобно, когда помимо самих элементов требуется ещё и их индекс.

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:

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

break и continue

Два похожих оператора, которые можно встретить и в других языках программирования.

• break — прерывает цикл и выходит из него;
• continue — прерывает текущую итерацию и переходит к следующей.

Здесь видно, как цикл, дойдя до числа 45 и вернув истину в условном выражении, прерывается и заканчивает свою работу.

В случае continue происходит похожая ситуация, только прерывается лишь одна итерация, а сам же цикл продолжается.

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.

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.»)

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.»)

else

НЕ
Если два предыдущих оператора можно часто встречать за пределами Python, то else, как составная часть цикла, куда более редкий зверь. Эта часть напрямую связана с оператором break и выполняется лишь тогда, когда выход из цикла был произведен через break.

Часто задаваемые вопросы о цикле for в Python

Вопрос: Что означает конструкция for c in s в Python?
Ответ: Это цикл, который последовательно перебирает каждый элемент c из итерируемого объекта s (например, строки, списка).

Вопрос: Как работает цикл for в Python?
Ответ: Он берет первый элемент из последовательности, присваивает его переменной цикла, выполняет тело цикла, затем переходит к следующему элементу, и так до конца.

Вопрос: Что такое range() в Python?
Ответ: Это встроенная функция, которая генерирует последовательность чисел, часто используется для создания счетчика в цикле for.

Вопрос: Как использовать enumerate() в цикле for?
Ответ: Функция enumerate() возвращает пары (индекс, элемент) для каждого элемента последовательности, позволяя получить и индекс, и значение.

Вопрос: Для чего нужен break в цикле for?
Ответ: Оператор break немедленно прерывает выполнение цикла, даже если условие продолжения еще истинно.

Вопрос: Что делает continue в цикле for?
Ответ: Оператор continue пропускает оставшуюся часть тела цикла для текущей итерации и переходит к следующей итерации.

Вопрос: Можно ли использовать else с циклом for?
Ответ: Да, блок else выполняется после нормального завершения цикла (без прерывания через break).

Вопрос: Как перебрать словарь с помощью цикла for?
Ответ: По умолчанию for перебирает ключи словаря. Для перебора пар ключ-значение используйте метод items().

Вопрос: Что такое вложенный цикл for?
Ответ: Это цикл for, который находится внутри другого цикла for. Внутренний цикл выполняется полностью для каждой итерации внешнего цикла.

Вопрос: Как сделать обратный цикл for в Python?
Ответ: Используйте функцию reversed() или range() с отрицательным шагом, например, range(10, 0, -1).