Итерации

По ссылке youtube выложено видео с русскими титрами.

10.1. Обновление переменной

Общим шаблоном в инструкциях присваивания является инструкция присваивания, которая обновляет переменную, где новое значение переменной зависит от старого:

x = x+1

Это означает "получить текущее значение x, прибавить к нему 1 и затем обновить x, присвоив ему новое значение".

Если вы попытаетесь обновить переменную, которая не существует, то получите ошибку, т.к. Python вычисляет правую сторону раньше ее присваивания переменной x:

>>> x = x+1

NameError: name 'x' is not defined

Перед тем как обновить переменную, вам необходимо ее инициализировать (initialize), обычно с помощью простого присваивания:

>>> x = 0

>>> x = x+1

Обновление переменной, путем прибавления к ней 1, называется инкрементом (increment), вычитание 1, называется декрементом (decrement).

10.2. Инструкция while

Компьютеры часто используются для автоматизации повторяющихся задач. Повторение сходных или простых задач без ошибок – это то, что компьютер делает лучше, чем человек. Поскольку итерации распространены, Python предоставляет несколько языковых особенностей для их создания.

Одной из форм итераций в Python является инструкция while. Далее представлена простая программа, которая производит обратный отсчет от 5 и затем говорит "Blastoff!".

n = 5
while n > 0:
         print n
         n = n-1
print 'Blastoff!'

Вы также можете читать инструкцию while, как если бы это был английский язык. Это означает, "до тех пор, пока n больше 0, выводить на экран значение n и уменьшать n на 1. Когда достигнем 0, покинуть инструкцию while и вывести на экран слово Blastoff!"

Более формально, поток выполнения для инструкции while имеет следующий вид:

Этот тип потока называется циклом (loop), т.к. третий шаг цикла возвращается на начало. Выполнение тела цикла называется итерацией (iteration). Для приведенного выше цикла, мы бы сказали, что "прошло 5 итераций", т.е. тело цикла было выполнено 5 раз.

Тело цикла должно изменять одну или более переменных, что в конечном итоге приведет к ложности условия и завершению цикла. Переменные, которые изменяются каждый раз при выполнении цикла и контролируют завершение цикла, называются итерационными переменными (iteration variable). Если итерационная переменная в цикле отсутствует, то такой цикл будет бесконечным (infinite loop).

10.3. Бесконечные циклы

Бесконечным источником развлечения для программистов является высказывание на руководстве по шампуню: "Намылить, промыть, повторить". Это бесконечный цикл, поскольку в нем отсутствует итерационная переменная, которая указывает на количество выполнений в цикле.

В случае с обратным отсчетом, мы можем удостовериться, что цикл завершится, т.к. мы знаем, что значение n конечно, мы можем увидеть, что значение n каждый раз уменьшается и в конечном итоге станет равным нулю.

10.4. "Бесконечные циклы" и break

Иногда вы не знаете, когда завершить цикл, пока не достигните некоторого значения в теле. В этом случае, вы можете специально написать бесконечный цикл и затем использовать инструкцию break, чтобы из него выйти.

Это явно бесконечный цикл, т.к. логическое выражение в инструкции while содержит True:

n = 10
while True:
         print n,
          n = n - 1
print 'Done!'

Если вы совершите ошибку и запустите этот код, то быстро научитесь, как останавливать процесс Python в вашей системе или найдете кнопку выключения питания на вашем компьютере (что делать не желательно). Эта программа работает постоянно или пока не разрядится батарея, т.к. логическое выражение всегда будет истинным.

Мы можем добавить в тело цикла код с break, который позволит выйти из цикла при наступлении заданного условия.

Например, предположим, что мы принимаем входные значения с клавиатуры, пока пользователь не наберет "done". Можем записать это следующим образом:

while True:
       line = raw_input('> ')
       if line == 'done':
            break
       print line
print 'Done!'

Условие цикла является True, т.е. всегда истинным. Оно будет выполняться, пока на достигнет инструкции прерывания.

10.5. Завершение итерации с помощью continue

Иногда вы находитесь в итерации цикла и хотите завершить текущую итерацию и сразу перейти к следующей итерации. В этом случае можно воспользоваться инструкцией continue, которая пропускает текущую итерацию и переходит к следующей без завершения тела цикла.

Далее представлен пример цикла, который копирует данные, поступающие на его вход до тех пор, пока не будет введено "done". Если строка начинается с символа #, то она не будет выводиться на печать (похоже на комментарии в Python).

while True:
       line = raw_input('> ')
       if line[0] == '#' :
           continue
       if line == 'done':
           break
       print line
print 'Done!'

Все строки, которые вводятся с клавиатуры, будут выведены на экран, кроме тех, которые начинаются с символа #.

10.6. Определение циклов с помощью for

Иногда мы хотим пройти в цикле через множество (set) вещей, таких как список слов, строки в файле или список чисел. Когда у нас есть подобный список, мы можем построить определенный (definite) цикл с использованием инструкции for. Мы вызывали инструкцию while в неопределенных (indefinite) циклах, т.к. циклы работали до того момента, пока условие не станет False. Цикл for проходит через известное множество элементов, т.е. столько раз, сколько элементов содержится во множестве.

Синтаксис цикла for похож на цикл while, здесь есть инструкция for и тело цикла:

friends = ['Joseph', 'Glenn', 'Sally']
for friend in friends:
       print 'Happy New Year:', friend
print 'Done!'

Переменная friends является списком (в следующих главах вы об этом узнаете подробнее) из трех строк, цикл for проходит через список и выполняет тело цикла для каждой из трех строк:

Happy New Year: Joseph
Happy New Year: Glenn
Happy New Year: Sally
Done!

Посмотрите на цикл for, здесь for и in являются зарезервированными словами, friend и friends являются переменными.

for friend in friends:
       print ’Happy New Year’, friend

В частности, friend является итерационной переменной для цикла for.

Переменная friend изменяется для каждой итерации цикла и контролирует, когда цикл for завершится.

10.7. Шаблоны цикла

Часто мы используем циклы for и while для того, чтобы пройти в цикле через элементы списка или содержимое файла в поисках наибольшего или наименьшего значения.

Эти циклы обычно строятся по следующей схеме:

Воспользуемся списком чисел для демонстрации подходов и создания распространенных шаблонов.