Бесконечный цикл в питоне

Введение в Python

Поиск

Новое на сайте

Циклы в Python

Часто возникают ситуации, в которых вам необходимо выполнить блок кода несколько раз. Как правило, команды выполняются одна вслед за другой, но существуют способы зациклить код. Во многих языках программирования для этой цели используются инструкции циклов. В Python существуют следующют два типа цикличных выражений:

Цикл while в Python:

Инструкция while в Python повторяет указанный блок кода до тех пор, пока указанное в цикле условие будет оставаться истинным.

Цикл while в Python записывается следующим образом:

При этом выражением может быть как одна так и несколько инструкций. Условием может быть любое истинное или ненулевое значение. Выражение будет повторяться, пока условие будет истинным.

Когда условие становится ложным интерпретатор переводит выполнение программы на строку, следующую за циклом. Рассмотрим следующий пример цикла while в Python:

Запустив код, вы увидите следующий результат:

Бесконечный цикл:

Цикл while становится бесконечным в случае, когда условие цикла никогда не становится ложным. Примером задачи для реализации которой необходим бесконечный цикл может быть, например, создание программы "Часы", которая бесконечно будет обновлять и отображать время. Однако, часто бесконечный цикл является ошибкой начинающего программиста, который забыл добавить изменение условия цикла. Например:

Не спешите запускать данный цикл, иначе ваша программа начнет бесконечное выполнение. Чтобы остановить выполнение такого скрипта — в shell нужно нажать Ctrl+C .

Цикл for в Python:

Цикл for в Python обладает способностью переберать элементы любого комплексного типа данных (например, строки или списка). В Python цикл for обладает следующим синтаксисом:

Переменной item присваивается значение первого элемента sequence, после чего выполняется statement. Затем переменной item присваивается следующее по порядку значение и так далее до тех пор, пока не будут перебраны все элементы sequence. Например:

Запустив код выше получим:

Перебор комплексных типов данных по индексам:

Другой способ прохода циклом for по комплексным типам данных является проход по индексам. Как вы помните, любой элемент последовательности можно получить по его индексу. Для генерации списка индексов воспользуемся встроенной функцией range(). Например:

В результате программа напечатает перечень дней недели.

Команда break в Python:

Команда break в Python прекращает выполнение цикла и переводит выполнение программы на строку следующую после цикла.

Команда break работает как в цикле while та и в цикле for. Например:

Важной частью структурного программированию помимо операторов условий считаются циклы. Они помогают автоматизировать последовательные задачи в программе, а именно: повторить выполнение определенных участков кода. Такая необходимость возникает достаточно часто, когда нужно сделать что-нибудь много раз, тем самым, циклы упрощают эту задачу.

Понятие циклов

В нашей жизни мы достаточно часто сталкиваемся с цикличными задачами, к ним можно отнести любые списки, будь-то: продукты, задачи на день, запланированные экзамены. И действительно, когда мы приходим в магазин, то покупаем все, что есть в нашем списке, не останавливаясь, пока не сделаем этого.

В программировании циклы позволяют повторять некоторое действие в зависимости от соблюдения заданного условия. Таким образом организуется исполнение многократной последовательности инструкций.

Есть еще несколько важных понятий, которые нужно знать:

• Телом цикла называется та последовательность кода, которую нужно выполнить несколько раз.
• Единоразовое выполнение – это итерация.

Python позволяет также создавать вложенные циклы. Так, сначала программа запустит внешний и в первой его итерации перейдет во вложенный. Затем она снова вернется к началу внешнего и снова вызовет внутренний. Это будет происходить до тех пор, пока последовательность не завершится или не прервется. Такие циклы полезны в том случае, если нужно перебрать определенное количество элементов в списке.

В Python есть только два цикла: for и while. Первый используется по большей мере в тех случаях, когда нужно написать многоуровневую программу с множеством условий.

Цикл «for»

Цикл for в Python 3 выполняет написанный код повторно согласно введенной переменной или счетчику. Он используется только тогда, когда необходимо совершить перебор элементов заранее известное число раз. Что это значит? У нас имеется список, сначала из него берется первый элемент, потом – второй и так далее, но с каждым из них совершается действие, которое указано в теле for. Примерно это выглядит так:

For может содержать данные разных типов: цифры, слова и пр. Рассмотрим пример:

На экране после запуска появится такая запись:

Для упрощения часто используется функция range(), или диапазон. В циклах она указывает на необходимое количество повторов последовательности, уточняя, какие именно элементы из списка for, нам необходимы в данный момент. В скобках может быть указано от одного до трех чисел:

• одно указывает на то, что нужно проверить все числа от 0 и до него;
• два говорят о том, что перебрать нужно все числа, находящиеся между ними;
• три числа сгенерируют список от первого до второго, но с шагом, равным третьей цифре.

Рассмотрим пример. Теоретически вы можете записать так:

Но это слишком затратно, особенно если чисел слишком много, поэтому лучше сделать так, используя указанный выше range():

И в первом, и во втором случае на экране появится такая последовательность:

Цикл «while»

While с английского языка переводится, как «до тех пор, как». Это достаточно универсальный цикл, он немного похож на условие if, но его код выполняется не один раз. Его условие записывается до тела цикла. После того, как оно выполнено первый раз, программа возвращается к заголовку и снова повторяет все действия. Этот процесс заканчивается тогда, когда условие цикла больше не может быть соблюдено, иными словами перестает быть истинным. Тем, что заранее неизвестно количество проверок, он отличается от предыдущего цикла for. Кстати, еще его называют циклом с предусловием.

Запись цикла while в Python выглядит так:

Приведем пример использования этого цикла:

Здесь переменной присваивается значение 0, после чего начинается цикл, в котором проверяется условие, чтобы число было меньше 6. В теле цикла также содержится две инструкции: первая выводит само число на экран, а вторая увеличивает его значение на два. Цикл, таким образом, выполняется, пока условие продолжает быть истинным. На экране перед вами появится следующая последовательность чисел:

Обычно в ней есть смысл, только если указана инструкция break, но программа работает и без последней. Посмотрим на код:

Переменная – 3, задается условие, что пока она меньше 7, нужно выводить ее и выражение «меньше 7», затем прибавлять к ней 1. В тех случаях, когда она уже становится равной 7, то в ход пойдет условие, указанное в else, и на экране появится, что переменная не меньше 7. В результате выполнения этого кода мы увидим:

Инструкции break и continue

Оператор break используется для выхода из цикла Python — прерывает его досрочно. Так, если во время выполнения кода, программа натыкается на break, то она сразу прекращает цикл и выходит из него, минуя else. Это необходимо, например, если при выполнении инструкций была обнаружена ошибка, и дальнейшая работа бессмысленна. Посмотрим на пример его применения:

Его реализация будет выглядеть так:

После этого выполнение программы будет прервано.

Другая инструкция, которая может менять цикл, – это continue. Если она указана внутри кода, то все оставшиеся инструкции до конца цикла пропускаются и начинается следующая итерация.

В целом, не следует слишком увлекаться использованием этих инструкций.

Цикл с постусловием

Во многих других языках программирования существуют циклы с постусловием, обычно они описываются так:

• repeat [тут исполняемый код] until [условия продолжения];
• do [тут исполняемый код] while [условия продолжения];

Цикл while может стать циклом с постусловием, тогда его примерный вид будет таким:

Так получается, что сначала дается тело цикла, а потом задается условие.

Бесконечные циклы

Бесконечными циклами в программировании называются те, в которых условие выхода их них не выполняется.

Цикл while становится бесконечным, когда его условие не может быть ложным. Например, при помощи него можно реализовать программу «Часы», которая бесконечно отображает время.

Примером реализации в Python бесконечного цикла будет такой код:

Очевидно, что заданная переменная всегда останется цифрой 3, поскольку никак не задано ее увеличение, поэтому на экране просто будет появляться слово «Привет».

Зачастую цикл не должен быть бесконечным, поскольку это причина неустойчивой работы программы. Для того чтобы выйти из него, нужно нажать комбинацию клавиш: CTRL+C. При этом программы, из которых нет выхода, также существуют. К ним относятся: операционные системы, прошивки микроконтроллеров.

Вложенные циклы

Рассмотрим вложенные циклы в Python. Для реализации можно использовать как вложенные for, так и while.

Про них мы уже писали выше. Здесь же хочется привести пару примеров использования. Они очень часто используются при обработке двухмерных списков.

Вот пример создания двумерного списка и вывода его на экран с помощью print.

Нельзя с помощью одного break в Python выйти сразу из двух циклов. В этом случае нужно во внешнем цикле создать условие следующим образом.

Здесь приведен пример использования в Python цикла в цикле. Оба бесконечны. Все будет выполняться бесконечно, до тех пор, пока функция doSomething не вернет True. После этого поочередно сработают break во внешнем и во внутреннем циклах.

Заключение

Как правило, команды в коде выполняются последовательно: одна за другой. Именно поэтому, когда есть необходимость выполнить тело кода несколько раз, используются циклы. Циклы для Python очень значимы, именно они делают повторение простым, логичным и очень понятным.

Каждый язык программирования, с которым я сталкивался, содержит какую-нибудь конструкцию цикла. В большей части языков есть больше одной такой конструкции. В мире Python есть два типа циклов:

• Цикл for
• Цикл while

Я заметил, что цикл for популярнее второго. Циклы используются в тех случаях, когда нам нужно сделать что-нибудь много раз. Нередко вам придется выполнить какую-нибудь операцию (или ряд операций) в части данных снова и снова. Тут то и вступают в силу циклы. Благодаря им становится возможно максимально упростить данный вопрос. Давайте подробно разберём, как работают эти структуры!

Цикл for

Как было сказано ранее, мы используем цикл в тех случаях, когда вам нужно повторить что-нибудь n-ное количество раз. Это проще понять, если взглянуть на пример. Мы используем встроенную функцию Python range. Функция range создаст список длинной в «n» элементов. В Python версии 2.Х существует другая функция под названием xrange, которая является генератором чисел и не такая ресурсоемкая, как range. Ранее разработчики сменили xrange на range в Python 3. Вот пример:

Как вы видите, функция range взяла целое число и вернула объект range. Функция range также принимает начальное значение, конечное значение и значение шага. Вот еще два примера:

В пером примере показано, что вы можете передать начальное и конечное значение, и функция range вернет числа, начиная с начального значения вплоть до (но не включая) последнее значение. Например, при запросе 5-10 мы получим 5-9. Во втором примере видно, как использовать функцию списка (list) для того, чтобы функция range вернула каждый второй элемент, между 1 и 10. Так что она начинает с 1, пропускает 2 и так далее. Теперь вы, наверное, гадаете, что же именно она будет делать с циклами? Что-ж, есть один простой способ показать, как работает цикл с использованием функции range! Давайте взглянем:

Что здесь произошло? Давайте почитаем слева на право, чтобы понять это. Для каждого числа в диапазоне 5 мы вводим число. Мы знаем, что если мы вызываем range со значением 5, мы получим список из 5 элементов. Так что каждый раз, проходя через цикл, она выводит каждый из элементов. Цикл for, показанный выше, может быть эквивалентом следующего:

Функция range лишь делает результат несколько меньшим. Цикл for может обходить любой итератор Python. Мы уже видели, как именно он может работать со списком. Давайте взглянем, может ли он выполнять итерацию со словарем.

Когда вы используете for в словаре, вы увидите, что он автоматически перебирает ключи. Вам не нужно указывать ключ for в a_dict.keys() (впрочем, это также работает). Python делает только нужные нам вещи. Вы возможно думаете, почему ключи выводятся в другом порядке, отличном от того, какой был указан в словаре? Как мы знаем из соответствующей статьи, словари не упорядочены, так что мы можем выполнять итерацию над ними, при этом ключи могут быть в любом порядке. Теперь, зная, что ключи могут быть отсортированы, вы можете отсортировать их до итерации. Давайте немного изменим словарь, чтобы увидеть, как это работает.

Давайте остановимся и разберемся с тем, что делает этот код. Во-первых, мы создали словарь, в котором ключи выступают в качестве целых чисел, вместо строк. Далее, мы извлекли ключи из словаря. Каждый раз, когда вы взываете метод keys(), он возвращает неупорядоченный список ключей. Если вы выведите их, и увидите, что они расположен в порядке по возрастанию, то это просто случайность. Теперь у нас есть доступ к ключам словаря, которые хранятся в переменной, под названием keys. Мы сортируем наш список, после чего используем цикл for в нем. Теперь мы готовы к тому, чтобы сделать все немного интереснее. Мы попробуем применить цикл в функции range, но нам нужно вывести только целые числа. Чтобы сделать это, нам нужно использовать условный оператор вместо параметра шага range. Это можно сделать следующим образом:

Вы наверное гадаете, что вообще здесь происходит? Что еще за знак процента? В Python, % называется оператором модуля. Когда вы используете оператор модуля, он возвращает остаток. Когда вы делите целое число на два, вы получаете число без остатка, так что мы выводим эти числа. Вам, возможно, не захочется использовать оператор модуля часто в будущем, но в моей работе он нередко помогает. Теперь мы можем взглянуть на цикл while.

Цикл while

Цикл while также используется для повторения частей кода, но вместо зацикливания на n количество раз, он выполняет работу до тех пор, пока не достигнет определенного условия. Давайте взглянем на простой пример:

Цикл while является своего рода условным оператором. Вот что значит этот код: пока переменная i меньше единицы, её нужно выводить на экран. Далее, в конце, мы увеличиваем её значение на единицу. Если вы запустите этот код, он выдаст от 0 до 9, каждая цифра будет в отдельной строке, после чего задача будет выполнена. Если вы удалите ту часть, в которой мы увеличиваем значение i, то мы получим бесконечный цикл. Как правило – это плохо. Бесконечные циклы известны как логические ошибки, и их нужно избегать. Существует другой способ вырваться из цикла, для этого нужно использовать встроенную функцию break. Давайте посмотрим, как это работает:

В этой части кода мы добавили условное выражение для проверки того, равняется ли когда-либо переменная i цифре 5. Если нет, тогда мы разрываем цикл. Как вы видите в выдаче кода, как только значение достигает пяти, код останавливается, даже если мы ранее указали while продолжать цикл, пока переменная не достигнет значения 10. Обратите внимание на то, что мы изменили то, как мы увеличиваем значение при помощи +=. Это удобный ярлык, который вы можете также использовать в других операциях, таких как вычитание -= и умножение *=. Встроенный break также известен как инструмент управления потока. Существует еще один, под названием continue, который в основном используется для пропуска итерации, или перейти к следующей итерации. Вот один из способов его применения:

Слегка запутанно, не так ли? Мы добавили второе условное выражение, которое проверяет, не равняется ли i трем. Если да, мы увеличиваем переменную и переходим к следующему циклу, который удачно пропускает вывод значения 3 на экран. Как и ранее, когда мы достигаем значения 5, мы разрываем цикл. Существует еще одна тема, касающаяся циклов, которую нам нужно затронуть – это оператор else.

Зачем нужен else при работе с циклами?

Оператор else в циклах выполняется только в том случае, если цикл выполнен успешно. Главная задача оператора else, это поиск объектов:

В этом коде мы разорвали цикл, когда i равно 3. Это приводит к пропуску оператора else. Если вы хотите провести эксперимент, вы можете изменить условное выражение, чтобы посмотреть на значение, которое находится вне списка, и которое приведет оператор else к выполнению. Честно, ни разу не видел, чтобы кто-либо использовал данную структуру за все годы работы. Большая часть примеров, которые я видел, приведена блогерами, которые пытаются объяснить, как это работает. Я видел несколько людей, которые использовали эту структуру для провоцирования ошибки, когда объект не удается найти в искомом цикле. Вы можете почитать статью, в которой вопрос рассматривается весьма детально. Статья написана одним из разработчиков ядра Python.

Подведем итоги

Надеюсь, с этого момента вы осознали всю значимость циклов в Python. Они делают повторение очень простым, и весьма понятным. Вы будете сталкиваться с циклом for намного чаще, чем с циклом while. Если вы все еще не совсем понимаете, как это работает, настоятельно рекомендую перечитать эту статью, перед тем как продолжить.